En raison de l'expansion de l'univers, la distance entre deux points de l'univers augmente. La loi de Hubble-Lemaître, du nom de l'astronome américain Edwin Hubble et de "notre" Georges Lemaître, décrit une simple relation linéaire entre la distance à n'importe quelle galaxie et la vitesse à laquelle elle s'éloigne de nous. Il vous suffit de multiplier la distance par un nombre, la constante de Hubble, et la vitesse se déroule.
Mais selon l'astronome américain Adam Riess, prix Nobel de physique en 2011 pour sa découverte de l'énergie noire, on ne sait toujours pas à quelle vitesse le cosmos s'étend.
La détermination de la constante de Hubble ressemble néanmoins à un exemple classique du fonctionnement de la science. Les cosmologistes ont développé deux méthodes de mesure indépendantes pour cela. On cherche des galaxies dont on connaît la distance et la vitesse. Vous pouvez généralement assez bien mesurer la vitesse, mais déterminer la distance est beaucoup plus difficile. Mais avec un peu d'ingéniosité, on peut se rabattre sur des corps célestes dont la relation entre luminosité et distance est bien connue. Ils fonctionnent alors comme une sorte de jalons cosmiques. La constante de Hubble découle alors simplement de la division de la vitesse par la distance.
L'autre méthode est basée sur le rayonnement de fond cosmique des micro-ondes, la rémanence du Big Bang. En combinaison avec le modèle standard décrivant l'évolution du cosmos, nous pouvons obtenir la valeur actuelle de la constante de Hubble, H0. "Valeur actuelle", car malgré son nom, la valeur de la constante de Hubble change avec le temps. Ce qui nous intéresse, c'est la valeur du moment.
Cependant, les deux méthodes donnent invariablement une valeur différente pour H0. Selon la méthode des jalons, l'univers s'étend actuellement à environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cela signifie qu'une galaxie à environ 3,26 millions d'années-lumière (1 mégaparsec) de nous s'éloigne de nous à 67 km chaque seconde, tandis qu'une galaxie deux fois plus éloignée de nous s'éloigne de 134 km à chaque seconde. Mais si vous vous fiez à la structure détaillée de la rémanence du Big Bang, vous obtenez environ 73 km par seconde par mégaparsec.
Les cosmologistes ont toujours espéré que la différence entre les deux valeurs, la "tension de Hubble", disparaîtrait à mesure que la précision de mesure des deux méthodes augmenterait.
Rien de tout cela, explique Adam Riess, astronome à l'Université Johns Hopkins dans le Maryland (États-Unis). Riess et ses collègues ont tout mis en œuvre pour obtenir la constante de Hubble avec la méthode des jalons aussi précise que possible. Ils ont réduit l'erreur de mesure à 2,2 % et ont finalement obtenu une valeur de 73,30 ± 1,04. Avec son équipe, il a calculé que les deux méthodes donnent des valeurs qui diffèrent l'une de l'autre "au niveau 5-sigma".
En clair, il n'y a qu'une chance sur 3,5 millions que l'écart de 9 % entre les deux déterminations de la constante de Hubble soit dû à une inexactitude des mesures.
Riess :"Pour être clair :nous ne connaissons pas la cause de la tension de Hubble". En même temps, sa pérennisation est assez excitante. Parce que cela pourrait suggérer que quelque chose ne va pas avec cette autre méthode. Et H0 le sort de la rémanence du Big Bang en utilisant le modèle standard de cosmologie.
Riess :'C'est comme le pédiatre qui vous dit que votre enfant fera 1m83. Mais votre enfant s'avère alors mesurer 1,93 m. Cela signifie que quelque chose d'inattendu s'est produit :peut-être que votre enfant a eu une poussée de croissance ou a reçu une injection hormonale. Dans notre cas, c'est la physique de notre meilleur modèle cosmologique qui calcule la croissance. Mais comme dans le cas du pédiatre, le modèle de croissance a peut-être oublié quelque chose."
La tension de Hubble nous indique-t-elle que notre description de l'évolution cosmologique n'est pas tout à fait exacte ? Cela va trop loin pour certains scientifiques. Après tout, des explications alternatives, telles que des erreurs systématiques dans les mesures ou des différences locales dans la densité de masse, restent possibles.
Cela laisse le problème de tension de Hubble avec le même sort que de nombreux autres problèmes astronomiques et cosmologiques :attendre avec impatience ce que le télescope spatial James Webb (JWST) a à dire à ce sujet. Riess a déjà demandé du temps de recherche au JWST pour des recherches plus approfondies sur la tension de Hubble.
