En raison de l'expansion de l'Univers, la distance entre deux points spatiaux augmente constamment. La loi de Hubble-Lemaître, nommée d'après les astronomes Edwin Hubble et Georges Lemaître, établit une relation linéaire simple entre la distance d'une galaxie et sa vitesse d'éloignement par rapport à nous. Il suffit de multiplier cette distance par la constante de Hubble pour obtenir la vitesse de récession.
Cependant, selon l'astronome américain Adam Riess, lauréat du prix Nobel de physique en 2011 pour la découverte de l'énergie noire, la vitesse exacte d'expansion de l'Univers reste incertaine.
La détermination de la constante de Hubble illustre parfaitement le fonctionnement rigoureux de la science. Les cosmologistes utilisent deux approches indépendantes. La première repose sur des galaxies dont on connaît à la fois la distance et la vitesse. La vitesse est mesurée avec précision via le décalage vers le rouge, mais la distance exige plus d'ingéniosité. On s'appuie alors sur des "étoiles standard" comme les céphéides ou les supernovae, dont la luminosité intrinsèque est bien calibrée, servant de jalons cosmiques. La constante de Hubble s'obtient alors par la division de la vitesse par la distance.
La seconde méthode exploite le rayonnement de fond cosmologique micro-ondes (CMB), reliquat du Big Bang. Couplé au modèle standard ΛCDM décrivant l'évolution de l'Univers, il permet d'estimer la valeur actuelle de H0. Notez que, malgré son nom, cette "constante" varie avec le temps cosmique ; nous visons sa valeur présente.
Ces deux méthodes divergent systématiquement. La méthode des jalons cosmiques indique une expansion à environ 73 km/s/Mpc : une galaxie à 1 Mpc (3,26 millions d'années-lumière) s'éloigne à 73 km/s, et une à 2 Mpc à 146 km/s. Le CMB, quant à lui, donne environ 67 km/s/Mpc.
Les cosmologistes espéraient que l'amélioration des précisions dissiperait cette "tension de Hubble". Il n'en est rien.
Adam Riess, de l'Université Johns Hopkins (Maryland, États-Unis), et son équipe ont poussé la précision de la méthode des jalons à 2,2 % d'incertitude, obtenant H0 = 73,30 ± 1,04 km/s/Mpc. La différence avec le CMB atteint le niveau de 5 sigma, soit une probabilité d'erreur de mesure d'à peine 1 sur 3,5 millions pour un écart de 9 %.
"Nous ignorons la cause de cette tension", précise Riess. Elle excite néanmoins la communauté scientifique, car elle pourrait révéler une faille dans le modèle standard ou dans l'analyse du CMB. Riess compare cela à un pédiatre prédisant 1,83 m pour un enfant qui atteint 1,93 m : une physique inattendue, comme une poussée de croissance hormonale, pourrait être en jeu dans l'évolution cosmologique.
La tension suggère-t-elle une révision de notre cosmologie ? Certains préfèrent invoquer des erreurs systématiques ou des variations locales de densité. Le verdict final incombe au télescope spatial James Webb (JWST), pour lequel Riess a obtenu du temps d'observation dédié.
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