Des chercheurs proposent une nouvelle estimation de la constante de Hubble la plus précise jamais obtenue par les observations. © allexxandarx, Adobe Stock
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Hubble franchit une nouvelle étape dans la détermination du taux d’expansion de l'Univers

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Depuis la découverte de l'expansion de l'Univers, ou presque, la question taraude des astrophysiciens. À quelle vitesse cette expansion se poursuit-elle aujourd'hui ? Parce que les observations et la théorie ne donnent pas la même réponse. Aujourd'hui, le télescope spatial Hubble apporte une précision supplémentaire.

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Notre Univers est en expansion. Cela ne fait aucun doute. Ce qui fait débat, c'est la vitesse à laquelle se poursuit aujourd'hui encore ce mouvement. Son taux d'expansion actuel - qui est traduit par celle que les physiciens ont baptisée, la constante de Hubble. C'était en hommage à l'Américain Edwin Hubble qui a découvert le phénomène d'expansion de l'univers et en a réalisé les premières mesures dans les années 1920. Et l'hommage est encore renforcé aujourd'hui alors que des chercheurs révèlent de nouveaux résultats plus précis que jamais. Obtenus grâce aux données recueillies pendant plus de 30 ans par le télescope spatial Hubble.

Rappelons que la mesure était justement l'une des principales raisons d'être de cet instrument. Les efforts qui ont été déployés dès les années 1970 visaient en effet à développer un outil capable de résoudre les céphéides. Parce que les céphéides, des étoiles variables, servent depuis longtemps de marqueurs cosmiques, de sorte de mètre étalon pour mesurer les distances dans l'Univers. Depuis 1912, exactement. Elles peuvent être repérées aussi bien dans notre Voie lactée que dans des galaxies éloignées, grâce au télescope spatial Hubble, jusqu'à environ 80 millions d'années-lumière.

C'est dès le lancement de Hubble, dans les années 1990, que la première série d'observations de céphéides a été effectuée. Avec pour objectif principal d'affiner la mesure des distances des galaxies proches de la nôtre. Au début des années 2000, les efforts des astronomes ont été récompensés. Ils ont pu ainsi déduire une valeur de la constante de Hubble avec une précision de 10 %. Une valeur de 72 plus ou moins 8 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc).

Ici, la collection des 36 images de galaxies obtenues par le télescope spatial Hubble qui sont à la fois hôtes de céphéides et de supernovae permettant d’évaluer précisément leur distance à la Terre. De quoi déduire une valeur affinée de la constante de Hubble, le taux d’expansion de notre Univers. © Nasa, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)

Quelle valeur est la bonne ?

Pour affiner cette valeur, les chercheurs ont ensuite ajouté de nouvelles caméras au télescope spatial. Avec l'idée d'atteindre une précision de 1 %. Une idée menée notamment pour la collaboration Supernova, H0, for the Equation of State of Dark Energy (SH0ES).

Les nouveaux résultats publiés aujourd'hui par les chercheurs reposent ainsi sur un échantillon de marqueurs cosmiques plus que doublé. Ils intègrent aussi une analyse mise à jour des données antérieures. Et au total, 42 supernovae -- sachant que Hubble assiste à une explosion en supernova par an, environ... - utiles elles aussi à déterminer les distances dans l'Univers. Les astronomes estiment ainsi, compte tenu de la taille de leur échantillon, à seulement une chance sur un million, la possibilité « d'un tirage au sort malchanceux ». Et donnent une valeur de la constante de Hubble de quelque 73 km/s/Mpc. Très exactement 73,04 +/- 1,04 km/s/Mpc.

L'ennui, c'est qu'à partir des mesures de la mission Planck (Agence spatiale européenne, ESA) sur notre univers primitif et selon le modèle cosmologique standard, les théoriciens prévoient une valeur de la constante de Hubble qui devrait être de 67,5 plus ou moins 0,5 km/s/Mpc. Alors d'où peut bien venir cet écart ? Les astronomes l'ignorent encore. Mais il est possible qu'ils doivent aller chercher la réponse quelque part dans de nouvelles lois de la physique. Une étude très récente tente par exemple d'expliquer l'écart à l'aide d'un « monde miroir » invisible de particules qui interagirait avec notre monde uniquement via la gravité.

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