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Quelle est la fonction de corrélation des groupes?

Puisque l'on dispose de catalogues de groupes, il est naturel de se demander quelle est leur distribution et quelle est la distribution qu'on s'attendrait de la théorie. Une constatation s'impose: les catalogues dont nous disposons sont pour l'instant trop petits pour permettre d'appliquer d'autres statistiques que la fonction de corrélation.

Kashlinsky (1987) a combiné la théorie du clustering gravitationnel (Press et Schechter, 1974) à la théorie de la formation biaisée de Kaiser (1984), pour faire des prédictions sur les fonctions de corrélation de systèmes de masses différentes. Dans ce cadre, les structures se forment hiérarchiquement sous l'action de la gravité. Dans une région sur-dense l'expansion de l'Univers est ralentie, jusqu'au moment où elle s'arrête: c'est le moment où la structure se ``sépare" de l'Univers en expansion et où l'effondrement commence: en anglais, on parle de turnaround. Dans un univers hiérarchique, la masse caractéristique du turnaround est une fonction croîssante du temps t.

Kashlinsky a estimé qu'aux échelles inférieures à 10 Mpc (où les fluctuations ne sont pas linéaires) la fonction de corrélation des amas devrait être égale à celle des galaxies; en plus, les groupes comprenant plus de 8-10 membres (qui devraient représenter le système le plus commun de la hiérarchie gravitationnelle actuelle, avec une masse qui correspond à la masse de turnaround) devraient avoir eux aussi une fonction de corrélation identique à celle des galaxies. Aux échelles dépassant celle de turnaround (, où est la fonction d'autocorrélation de masse de la distribution de masse primordiale), Kashlinsky arrive aux résultats suivants:

 

 

 

(voir le premier chapitre), est le contraste de densité critique pour le turnaround, et est le rapport entre la masse du système et la masse qui correspond au turnaround. La raison physique de la différence entre la relation (gif) pour les galaxies et la relation (gif) pour les systèmes de plusieurs galaxies, est que les galaxies, qui sont passées évidemment par un processus dissipatif, conservent leur identité dans des hiérarchies plus grandes, tandis que les systèmes de galaxies perdent leur identité lorsqu'ils se regroupent.

La comparaison de ces prédictions avec les observations est difficile, en particulier aux grandes échelles impliquées.

Jing & Zhang (1988) ont utilisé un vieux catalogue de groupes du catalogue CfA (Geller & Huchra, 1983) et ils ont trouvé qu'aux échelles supérieures à 10-20 Mpc l'amplitude de la fonction de corrélation angulaire et spatiale des groupes est la moitié de celle des galaxies.

La fonction de corrélation des groupes  du CfA et du SSRS a été calculée respectivement par Ramella et al. (1990; RGH90) et Maia & da Costa (1990; MDC90). Maia et da Costa (1989) analysent l'échantillon de groupes extraits du SSRS, et trouvent que la fonction de corrélation de leurs groupes a une amplitude 2.5 fois plus faible que celle des galaxies. Il faut souligner que le résultats de Jing & Zhang et de Maia et da Costa se refèrent à des échelles différentes. En effet, Maia et da Costa observent justement que leur résultat ne peut pas être comparé aux prévisions du modèle de Kashlinsky, simplement parce qu'ils ne peuvent mesurer la fonction de corrélation qu'aux échelles inférieures à 10 Mpc .

Jing et Zhang, au contraire, sur la base de leur mesure de la fonction de corrélation des groupes aux plus grandes échelles, ont affirmé que le modèle de Kashlinsky expliquait leur résultat, car selon eux il prévoit une fonction de corrélation pour les petits groupes plus faible que celle des galaxies.

Mais je vais montrer que le modèle de Kashlinsky, n'implique pas une amplitude de la fonction de corrélation des groupes  inférieure à celle des galaxies aux grandes échelles.

En fait, si nous voulons connaître la masse des systèmes auxquels correspond une amplification donnée de la fonction de corrélation croisée avec les galaxies, nous avons à partir des équations (gif) et (gif):

tandis que pour l'amplification de la fonction de corrélation de systèmes de masse m relativement à la fonction de corrélation des galaxies, nous avons à partir des équations (gif) et (gif):

Si l'on choisit n=-1 et , alors et , et seuls les systèmes dont la masse est inférieure à peuvent avoir une fonction de corrélation d'amplitude inférieure à celle des galaxies (toujours aux grandes échelles); par exemple, pour avoir une amplitude qui soit la moitié de celle des galaxies, il faut que . Si, suivant Kashlinsky, nous estimons , c'est à dire la masse d'un groupe avec 8-10 membres, il est clair qu'aucun système physique ne peut satisfaire cette contrainte dans notre scénario! Il est donc évident que mêmes les groupes pauvres doivent avoir une fonction de corrélation comparable à celle des galaxies. Si l'on avait pris , on aurait eu un plus élevé et une contrainte encore plus stricte.

D'autre part, RGH90 dans une analyse de leur catalogue de 128 groupes sélectionnés à partir de la nouvelle tranche CfA de trouvent une fonction de corrélation entre groupes comparable à celle des galaxies aux échelles < 10 Mpc (plus exactement, RGH89 ont défini un échantillon statistique de 92 groupes, tandis que l'échantillon total est constitué de 128 groupes, la différence étant due au fait que l'échantillon statistique de 92 groupes n'inclue pas les groupes qui se trouvent proches des limites du catalogue; ci-après je suivrai la numérotation de l'échantillon statistique, qui est faite suivant les ascensions droites croîssantes).



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alberto cappi
Wed Feb 5 10:43:08 MET 1997