C’est ainsi que nous savons Qu’il y a deux billions de Galaxies dans l’univers

lorsque vous regardez le ciel nocturne, à travers le voile des étoiles et le plan de la Voie Lactée à proximité, vous ne pouvez pas vous empêcher de vous sentir petit devant le grand abîme de l’univers qui se trouve au-delà. Même si presque toutes sont invisibles à nos yeux, notre univers observable, s’étendant sur des dizaines de milliards d’années-lumière dans toutes les directions, contient un nombre incroyablement grand de galaxies en son sein.,

juste combien de galaxies sont là-bas utilisé pour être un mystère, avec des estimations allant de milliers à des millions à des milliards, tout comme la technologie du télescope améliorée. Si nous faisions l’estimation la plus simple en utilisant la meilleure technologie d’aujourd’hui, nous déclarerions qu’il y a 170 milliards de galaxies dans notre univers. Mais nous en savons plus que cela, et notre estimation moderne est encore plus grande: deux billions de galaxies. Voici comment nous en sommes arrivés là.

Dans un monde idéal, nous les compterions tout simplement. Nous pointions nos télescopes vers le ciel, couvrions le tout, collections chaque photon émis et détections chaque objet qui était là-bas, même s’il était faible., Avec une technologie arbitrairement bonne et une quantité infinie de ressources, nous mesurerions simplement tout dans l’Univers, et cela nous apprendrait combien de galaxies sont là-bas.

mais en pratique, cela ne fonctionnera pas. Nos télescopes sont de taille limitée, ce qui limite le nombre de photons qu’ils peuvent collecter et les résolutions qu’ils peuvent atteindre. Il y a un compromis entre la faiblesse d’un objet que vous pouvez voir et la quantité de ciel que vous pouvez prendre à la fois. Une partie de l’univers est obscurcie par la matière qui intervient., Et plus un objet est éloigné, plus il apparaît faible; à un moment donné, une source est suffisamment éloignée pour que même l’observation pendant un siècle ne révèle pas une telle galaxie.

donc, ce que nous pouvons faire, à la place, est de voir une partie claire de l’univers sans intervenir la matière, les étoiles ou les galaxies aussi profondément que possible. Plus vous fixerez longtemps une seule parcelle de ciel, plus vous collecterez de lumière et plus vous en révélerez. Nous l’avons fait pour la première fois au milieu des années 1990 avec le télescope spatial Hubble, en pointant une parcelle de ciel qui était connue pour n’avoir pratiquement rien dedans, et simplement nous asseoir à cet endroit et laisser l’univers révéler ce qui était présent.,

c’était l’une des stratégies les plus risquées de tous les temps., Si cela échouait, cela aurait été une perte de plus d’une semaine de temps d’observation sur le télescope spatial Hubble nouvellement corrigé, l’observatoire le plus recherché pour prendre des données avec. Mais s’il réussissait, il promettait de révéler un aperçu de l’univers d’une manière que nous n’avions jamais vue auparavant.

Nous avons collecté des données pour des centaines d’orbites, à travers une multitude de longueurs d’onde différentes, dans l’espoir de révéler des galaxies plus faibles, plus éloignées et plus difficiles à voir que toutes celles que nous avions détectées auparavant. Nous espérions apprendre à quoi ressemblait vraiment l’univers ultra-lointain., Et quand cette première image a finalement été traitée et publiée, nous avons obtenu une vue pas comme les autres.

partout où nous avons regardé, dans toutes les directions, il y avait des galaxies. Pas seulement quelques-uns, mais des milliers et des milliers d’entre eux., L’univers n’était pas vide et il n’était pas sombre; il était plein de sources d’émission de lumière. Aussi loin que nous étions capables de voir, les étoiles et les galaxies étaient agglutinées et groupées partout.

Mais il y avait d’autres limites. Les galaxies les plus lointaines sont prises dans l’expansion de l’univers, provoquant un décalage vers le rouge des galaxies lointaines au-delà du point où nos télescopes optiques et proche infrarouge (comme Hubble) pourraient les détecter. Les tailles finies et les temps d’observation signifiaient que seules les galaxies au-dessus d’un certain seuil de luminosité pouvaient être vues., Et de très petites galaxies de faible masse, comme Segue 3 dans notre propre arrière-cour, seraient beaucoup trop faibles et petites pour être résolues.

afin que nous puissions repousser nos limites technologiques à partir de cette image du milieu des années 1990, mais même ainsi, nous ne pourrions jamais obtenir toutes les galaxies. La meilleure tentative que nous ayons jamais faite a été le Hubble eXtreme Deep Field (XDF), qui représentait une image composite de données ultraviolettes, optiques et infrarouges. En observant seulement une petite parcelle de ciel si petite qu’il en faudrait 32 millions pour couvrir toutes les directions possibles, nous avons accumulé un total de 23 jours de données.,

tout empiler en une seule image a révélé quelque chose de jamais vu: un total d’environ 5 500 galaxies. Cela représentait la densité la plus élevée de galaxies jamais observée à travers un faisceau étroit en forme de crayon dans l’espace.

on pourrait donc penser que nous pourrions estimer le nombre de galaxies dans l’univers en prenant le nombre que nous avons observé sur cette image et en le multipliant par le nombre de telles images qu’il faudrait pour couvrir tout le ciel.,

en fait, vous pouvez obtenir un nombre spectaculaire en le faisant: 5500 multiplié par 32 millions donne un incroyable 176 milliards de galaxies.

Mais ce n’est pas une estimation; c’est une limite inférieure. Nulle part dans cette estimation les galaxies trop faibles, trop petites ou trop proches d’une autre n’apparaissent. Nulle part les galaxies obscurcies par le gaz neutre et la poussière n’apparaissent, ni les galaxies situées au-delà des capacités de décalage vers le rouge de Hubble. Pourtant, tout comme ces galaxies existent à proximité, elles devraient également exister dans l’Univers jeune et lointain.,

Le Grand ingrédient dont nous avons besoin pour arriver à une estimation vraie, alors, est la façon dont la structure se forme avec précision dans l’univers., Si nous pouvons exécuter une simulation qui commence par:

• Les ingrédients qui composent l’univers,
• Les bonnes conditions initiales qui reflètent notre réalité,
• et les lois correctes de la physique qui décrivent la nature,

Nous pouvons simuler comment un tel univers évolue. Nous pouvons simuler quand les étoiles se forment, quand la gravité attire la matière dans des collections assez grandes pour créer des galaxies, et comparer ce que nos simulations prédisent avec l’univers, à la fois proche et lointain, que nous observons réellement.,

peut-être étonnamment, il y a plus de galaxies de l’Univers jeune qu’aujourd’hui. Mais sans surprise, ils sont plus petits, moins massifs, et sont destinés à fusionner dans les vieilles spirales et elliptiques qui dominent l’univers que nous habitons actuellement. Les simulations qui correspondent le mieux à la réalité contiennent de la matière noire, de l’énergie noire et de petites fluctuations de graines qui se développeront, au fil du temps, en étoiles, galaxies et amas de galaxies.,

le plus remarquable, lorsque nous regardons les simulations qui correspondent le mieux aux données observées, nous pouvons extraire, sur la base de notre compréhension la plus avancée, quels amas de structure devraient équivaloir à une galaxie dans notre univers.

lorsque nous faisons exactement cela, nous obtenons un nombre qui n’est pas une limite inférieure, mais plutôt une estimation du nombre réel de galaxies contenues dans notre univers observable. La réponse remarquable?

à ce jour, deux billions de galaxies devraient exister dans notre univers observable.

pourtant, ce nombre est si remarquablement différent de l’estimation de limite inférieure que nous avons trouvée à partir de L’image de Hubble eXtreme Deep Field., Deux Billions contre 176 milliards signifie que plus de 90% des galaxies de notre univers sont au-delà des capacités de détection du plus grand observatoire de l’humanité, même si nous regardons pendant près d’un mois à la fois.

Au fil du temps, les galaxies se sont fusionnées et ont grandi, mais de petites galaxies faibles subsistent encore aujourd’hui. Même dans notre propre groupe Local, nous découvrons toujours des galaxies qui ne contiennent que des milliers d’étoiles, et le nombre de galaxies que nous connaissons est passé à plus de 70., Les galaxies les plus faibles, les plus petites et les plus lointaines de toutes restent inconnues, mais nous savons qu’elles doivent être là. Pour la première fois, nous pouvons scientifiquement estimer le nombre de galaxies dans l’Univers.

la prochaine étape du grand puzzle cosmique est de trouver et de caractériser autant d’entre eux que possible, et de comprendre comment l’univers a grandi. Dirigé par le télescope spatial James Webb et la prochaine génération d’observatoires au sol, y compris LSST, GMT et L’ELT, nous sommes sur le point de révéler l’univers jusque-là invisible comme jamais auparavant.