À quelle vitesse l’univers s’étend-il ? C’est compliqué, montre Hubble
Le télescope spatial Hubble est peut-être mieux connu du public pour les belles images de l'espace qu'il capture, mais il est surtout connu des astronomes pour avoir produit des informations révolutionnaires sur l'expansion de l'univers. Avant le lancement du télescope, les scientifiques savaient que l'univers était en expansion, mais ils ne savaient pas à quelle vitesse cette expansion se produisait. Les découvertes de Hubble dans les années 1990 ont épinglé ce chiffre avec précision pour la première fois.
Le taux d'expansion de l'univers est appelé la constante de Hubble (du nom, comme le télescope, d'après l'astronome Edwin Hubble qui a trouvé la première preuve de l'expansion de l'univers dans les années 1920 et 1930), et est l'un des nombres les plus importants dans cosmologie. Cette constante est importante pour comprendre comment l'univers a évolué et pour déterminer l'âge de l'univers, car l'expansion remonte au big bang. Avant le lancement du télescope spatial Hubble, les scientifiques évaluaient l'âge de l'univers entre 8 et 20 milliards d'années. Grâce aux données de Hubble, ce chiffre a été affiné à un âge beaucoup plus précis de 13,8 milliards d'années.
Cela ne signifie pas pour autant que le travail est fait. Dans les années 2000, l'estimation de la constante de Hubble était assez précise, à 72 kilomètres par seconde par mégaparsec, mais elle avait une erreur de plus ou moins 8. Depuis lors, ce chiffre a été affiné de plus en plus, avec une découverte récente de 74,03 en 2019 .
Cependant, il y a un pli dans cette explication. Le taux d'expansion tel que mesuré par Hubble et d'autres télescopes ne correspond pas au taux prédit par les données des premiers stades de l'univers. Les chercheurs ont donc utilisé les données de Hubble dans un projet appelé SHOES qui utilisait à la fois des étoiles variables appelées Céphéides et des supernovae de type Ia comme marqueurs de milles pour mesurer les distances, afin d'obtenir la mesure la plus précise à ce jour de la constante de Hubble.
"C'est pour cela que le télescope spatial Hubble a été construit, en utilisant les meilleures techniques que nous connaissons pour le faire. Il s'agit probablement du magnum opus de Hubble, car il faudrait encore 30 ans de la vie de Hubble pour même doubler cette taille d'échantillon », a déclaré Adam Riess, auteur principal de l'étude, dans un communiqué . "Vous obtenez la mesure la plus précise du taux d'expansion de l'univers à partir de l'étalon-or des télescopes et des marqueurs de kilomètres cosmiques."
L'équipe de Riess a examiné 42 explosions de supernova, qui agissent comme des marqueurs de distance, et a pu se concentrer sur un chiffre de 73,04 pour la constante de Hubble, avec une incertitude de seulement 1,04. C'est huit fois plus précis que ce que Hubble était censé pouvoir produire lors de son lancement.
Cependant, même à cette précision, il existe toujours un écart entre ce nombre et celui prédit par les données de l'univers le plus ancien, qui est mesuré en regardant le fond diffus cosmologique. Ces résultats prédisent que la constante de Hubble devrait être d'environ 67.
Le mystère demeure donc et les astronomes n'ont aucune explication sur la raison pour laquelle ces chiffres diffèrent. L'écart pourrait indiquer un tout nouveau type de physique que nous n'avons pas encore appris.
Pour l'instant, cependant, le nombre de la constante de Hubble tel que mesuré en regardant l'univers d'aujourd'hui est aussi précis qu'il est susceptible de l'être.
"La constante de Hubble est un nombre très spécial", a déclaré la cosmologiste Licia Verde dans le communiqué. "Il peut être utilisé pour enfiler une aiguille du passé au présent pour un test de bout en bout de notre compréhension de l'univers. Cela a demandé une quantité phénoménale de travail minutieux.
La recherche sera publiée dans The Astrophysical Journal.