Demandez à un cosmologiste ce qui le tient éveillé et vous trouverez certainement la tension de Hubble dans le top 3. Pas étonnant :si vous voulez calculer la vitesse d'expansion de l'univers, le résultat s'avère dépendre de la méthode de mesure. Une nouvelle découverte peut mettre fin à cette différence.
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MDP. Cette abréviation de Lambda Cold Dark Matter caractérise le modèle cosmologique dans lequel se concentrent toutes nos connaissances sur l'évolution de l'univers. Sur la base de six paramètres, vous pouvez décrire que l'univers n'a cessé de s'étendre depuis le Big Bang il y a 13,77 milliards d'années. Cela signifie que l'univers crée constamment de l'espace, ce qui augmente la distance entre deux points. Une forme mystérieuse d'énergie, l'énergie noire - lambda majuscule dans son acronyme - a en fait accéléré ce processus depuis que l'Univers a 9 milliards d'années.
Pour savoir à quelle vitesse l'univers s'étend à un moment donné, vous pouvez vous appuyer sur une connexion empirique étonnamment simple :plus la galaxie est éloignée de nous, plus elle s'éloigne de nous rapidement. Cette relation est linéaire :si un groupe d'étoiles est deux fois plus éloigné de nous que le premier, il s'envolera aussi deux fois plus vite. "Notre" Georges Lemaître et l'astronome américain Edwin Hubble sont arrivés à cette découverte il y a 90 ans, contenue dans la loi Hubble-Lemaître.
Cette loi exprime alors le nombre par lequel il faut multiplier la distance à une galaxie particulière pour obtenir la vitesse à laquelle elle s'éloigne de nous. Elle est connue sous le nom de constante de Hubble. Le nom de "constante" est un peu malheureux, car à mesure que l'univers s'étend de plus en plus vite, sa valeur change également en permanence. Mais si vous regardez l'univers à un moment donné, disons maintenant, la constante de Hubble correspondante, notée H0 , mais doit être le même partout dans l'univers.
Vers H0 nous avons à peu près deux méthodes. Soit vous obtenez la valeur de H0 du fond cosmique des micro-ondes, la rémanence du big bang. Soit vous utilisez des galaxies dont vous savez exactement à quelle distance elles se trouvent et à quelle vitesse elles s'envolent. Après tout, la constante de Hubble est le quotient de la vitesse et de la distance.
Vous obtenez la vitesse du décalage vers le rouge, la mesure dans laquelle la longueur d'onde du rayonnement stellaire s'étire lorsqu'elle s'éloigne de nous. Et l'éloignement ? Vous pouvez facilement déterminer cela dans l'univers avec deux ingrédients. D'une part, il y a la luminosité apparente de la source cosmique. C'est la partie facile de l'histoire. Il s'agit simplement de la luminosité que vous mesurez lorsque le rayonnement atteint votre détecteur à la fin de son parcours.
D'autre part, la luminosité absolue, qui est ce que la source de rayonnement rayonne réellement. Vous ne savez pas cela, sauf avec certains types d'étoiles. Vous avez les Céphéides, des étoiles dont l'intensité de rayonnement change périodiquement. Il existe une corrélation claire entre la période de changement et la luminosité absolue.
Maintenant, la différence entre la luminosité absolue et apparente est une mesure de la distance :plus le rayonnement se déplace longtemps entre la source et le détecteur, plus la lumière qui finit par tomber est faible. Parce que vous pouvez déterminer à la fois la luminosité apparente et absolue des Céphéides, ce sont des jalons cosmiques idéaux. Plus précisément, pour déterminer la distance aux galaxies proches, après quoi les supernovae peuvent jouer le rôle de déterminant de la distance.
La première méthode, utilisant le fond diffus cosmologique, vous indique qu'une galaxie située à 1 mégaparsec - soit 3,26 millions d'années-lumière - de nous s'éloigne de nous à une vitesse de 67,4 km par seconde. La deuxième méthode le maintient à 73,3 km par seconde.
Malheureusement, dans la science de précision d'aujourd'hui, vous ne pouvez plus couvrir une différence d'environ 10 % avec le manteau de l'amour. Y a-t-il quelque chose qui ne va pas avec notre modèle ΛCDM ? Avez-vous besoin d'une physique différente pour décrire l'enfance de l'univers ? Beaucoup de cosmologistes l'espèrent secrètement ou non. Toute trace d'angle mort dans nos théories sur la réalité fait naître l'espoir que nous pourrons creuser une couche de plus dans notre compréhension du cosmos.
Mais c'est sans compter Wendy Freedman. Cet astronome, professeur à l'Université de Chicago, pense que nous avons toujours travaillé avec les mauvais jalons. Les céphéides sont généralement incrustées dans les nuages de poussière des régions de formation d'étoiles, ce qui interfère avec leur observation.
Cela pourrait être mieux. Freedman a cherché et trouvé de meilleurs jalons :des étoiles au sommet de la branche de la géante rouge, une étape d'évolution où les étoiles atteignent toutes la même luminosité absolue. "L'avantage de cette méthode est sa simplicité :nous comprenons bien ces étoiles, vous les trouvez dans toutes les galaxies et elles brillent très fort", explique Freedman.
Et devine quoi? Ils fournissent une valeur correspondante pour H0 à 69,8 km par seconde par mégaparsec, pas statistiquement significativement différent des 67,4 de la première méthode. Fini la tension de Hubble ? Freedman est toujours catégorique :"nous devons mesurer beaucoup plus d'étoiles de ce type pour être suffisamment sûrs".
Mais en attendant, elle perd tout espoir de découvrir une nouvelle physique dans l'univers primitif.
