Hubble permet la mesure la plus


Hubble permet la mesure la plus précise à ce jour de l’expansion de l’Univers

En analysant plus de trente années de données collectées par le télescope spatial Hubble, la NASA a pu obtenir la mesure la plus précise à ce jour de la vitesse d’expansion de l’Univers. Pour opérer, les chercheurs ont calibré plus de quarante « marqueurs de borne kilométrique » d’espace et de temps.

Imaginez un muffin aux pépites de chocolat dans un four. Les pépites s’éloignent alors les unes des autres à mesure que le gâteau se développe. Si vous pouviez vous asseoir sur l’une de ces pépites, vous pourriez alors observer toutes les autres s’éloigner de vous. Dans l’Univers, c’est un peu la même chose.

Les astronomes savent en effet depuis près d’un siècle que l’Univers est en expansion. Plus les galaxies sont éloignées, plus elles voyagent vite. La vitesse à laquelle elles se déplacent par rapport à leur distance de la Terre se définit comme la constante de Hubble. La mesure de cette valeur était d’ailleurs l’une des principales missions du télescope.

Pour mesurer la constante de Hubble, les astronomes analysent les distances de différents types d’objets dont la luminosité est bien connue. Pour les objets relativement proches, les astronomes s’appuient sur les céphéides. Il s’agit d’une classe d’étoiles qui pulsent selon un schéma prévisible. Pour les plus grandes distances, on utilise la lumière des supernovae de type Ia, des explosions cosmiques de naines blanches avec une luminosité maximale bien définie.

Une constante plus précise

Au cours des dernières décennies, les mesures de ces objets ont permis aux astronomes de calculer la constante de Hubble à environ 70 km par seconde par mégaparsec (/s/Mpc). Notez ainsi qu’une galaxie à un mégaparsec (environ 3,3 millions d’années-lumière) de la Terre s’éloignera à environ 70 km par seconde et que cette vitesse augmente de 70 km/s pour chaque mégaparsec éloigné.

Au cours de ces dernières années cependant, des équipes ont utilisé d’autres méthodes pour tenter d’affiner cette estimation et les résultats variaient énormément. Pour ces nouveaux travaux, une équipe de la NASA a rassemblé et analysé le catalogue le plus complet de ces objets à ce jour (céphéides et supernova de type Ia) pour effectuer la mesure la plus précise à ce jour de cette constante. Tous ces objets, isolés dans quarante-deux galaxies, ont été imagés par Hubble au cours des trente dernières années.

À partir de ce travail, la constante de Hubble que l’équipe a calculée était de 73 km/s/Mpc, à plus ou moins 1 km/s/Mpc. Cela ramène l’incertitude à seulement 1,4 %, ce qui est plus précis que les autres mesures. Ce nouvel affinage pourrait ainsi aider les astronomes à améliorer les modèles de cosmologie, permettant alors de mieux préciser son âge ou son destin futur.

L’amas de galaxies Abell 2261 photographié par Hubble. Crédits : NASA, ESA, M. Postman (STScI), T. Lauer (NOAO) et l’équipe CLASH

Un grand écart qui interroge

Cependant, un mystère majeur persiste. On prévoyait en effet que le taux d’expansion de l’Univers serait plus lent que ce que Hubble voit réellement. En combinant le Modèle Cosmologique Standard de l’Univers et les mesures de la mission Planck de l’Agence Spatiale Européenne (qui a observé le rayonnement de fond laissé par le Big Bang il y a 13,8 milliards d’années), les astronomes prédisent une valeur inférieure pour la constante de Hubble : 67,5 km/s/Mpc.

Selon les chercheurs, compte tenu de la grande taille de l’échantillon de Hubble, il n’y a qu’une chance sur un million que les astronomes se trompent sur la nouvelle estimation. Cependant, la mesure du modèle standard de cosmologie est également très solide. Les astronomes sont toujours à court d’explications sur la déconnexion entre les taux d’expansion de l’univers local et celui de l’univers primitif, mais la réponse pourrait impliquer une physique nouvelle.

La réponse à ce mystère pourrait nous être livrée par le James Webb Telescope qui étendra le travail de Hubble en isolant des marqueurs cosmiques à des distances plus grandes ou à une résolution plus nette.