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La toile cosmique (cosmic web) est la structure qui décrit la distribution en 3D de la matière en cosmologie[1],[2].
La toile cosmique prend en compte la matière noire ainsi que la matière lumineuse, et se distingue des structures à grande échelle de l'Univers qui s'étendent à tous types de composants de l'Univers.
Les premières indications d’une structure dans la distribution des galaxies furent obtenues par Gérard de Vaucouleurs[3], avec le concept de supergalaxie (en:Supergalaxy), et interprétées comme étant le produit du collapse gravitationnel anisotrope de perturbations de la densité à grande échelle[4], notamment par Iakov Zeldovitch. La terminologie associée à la notion de Toile cosmique a ensuite été le fruit des observations de plus en plus affinées montrant la structure filamentaire de la distribution des galaxies[5],[6],[7],[8](dont les travaux de John Huchra) et par les simulations numériques d’amas connectés par des filaments et des plaques, séparés par des vides occupant la majeure partie de l’espace[9].
Ce concept est compris dans le contexte de la formation des grandes structures dans le cadre du modèle standard de la cosmologie : les simulations numériques montrent comment, à partir des fluctuations initiales du champ de densité, on aboutit à une telle distribution de la matière, la gravitation étant le moteur principal.
En termes de cartographie en trois-dimensions, la toile cosmique observée dans la distribution des galaxies souffre de trois problèmes observationnels :
La toile cosmique des vitesses (Cosmic velocity web ou Cosmic V-Web) s'obtient de la façon suivante :
Cette méthode permet de pallier le fait qu'avec les relevés de galaxies, on n'a pas accès à la distribution de la matière noire.
Les nœuds sont connectés par des filaments, qui constituent une sorte de squelette de la toile cosmique. Les nœuds sont au cœur des superamas ou bassins d'attraction.
Amas et superamas :
Filaments :
Nœuds :
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