Demandez à un cosmologiste ce qui le préoccupe le plus, et la tension de Hubble figurera sans doute dans son top 3. Cette énigme surgit car la vitesse d'expansion de l'Univers dépend de la méthode de mesure employée. Une récente découverte pourrait bien résoudre cette discordance.
Image : NASA
Le modèle ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) synthétise nos connaissances sur l'évolution de l'Univers. Basé sur six paramètres, il décrit une expansion continue depuis le Big Bang, il y a 13,8 milliards d'années. L'Univers crée de l'espace, augmentant les distances entre objets. L'énergie noire (représentée par Λ) accélère cette expansion depuis environ 9 milliards d'années.
Pour mesurer le taux d'expansion actuel, on s'appuie sur une relation empirique simple : plus une galaxie est lointaine, plus elle s'éloigne vite de nous. Cette proportionnalité linéaire – établie il y a 90 ans par Georges Lemaître et Edwin Hubble – porte leur nom.
La constante de Hubble, notée H0, est le facteur multipliant la distance d'une galaxie par sa vitesse de récession. Bien que "constante" soit un misnomer (car elle évolue avec le temps), à un instant donné comme le présent, H0 doit être uniforme partout dans l'Univers.
Deux approches principales existent. La première repose sur le fond diffus cosmologique (relique du Big Bang). La seconde utilise des galaxies dont on connaît précisément la distance et la vitesse, via H0 = vitesse / distance.
La vitesse provient du décalage vers le rouge (étirement des longueurs d'onde). La distance combine luminosité apparente (mesurée) et luminosité absolue (intrinsèque).
Les Céphéides, étoiles variables dont la période de pulsation corrèle avec la luminosité absolue, servent de "bougies standard". Pour les galaxies plus lointaines, les supernovae de type Ia prennent le relais.
Le fond diffus cosmologique donne H0 ≈ 67,4 km/s/Mpc (une galaxie à 1 Mpc – 3,26 millions d'années-lumière – s'éloigne à cette vitesse). Les Céphéides et supernovae indiquent 73,3 km/s/Mpc. Cet écart de ~10 % défie la précision moderne.
Le modèle ΛCDM est-il défaillant ? Faut-il repenser la physique de l'Univers primordial ? De nombreux cosmologistes l'espèrent, voyant là une porte vers de nouvelles découvertes.
Wendy Freedman, astronome émérite de l'Université de Chicago, propose une alternative. Les Céphéides, souvent obscurcies par la poussière, ne sont pas idéales. Elle privilégie les étoiles au sommet de la branche des géantes rouges (TRGB), phase évolutive où elles atteignent une luminosité absolue uniforme.
"L'avantage ? Simplicité : nous les connaissons bien, elles abondent dans toutes les galaxies et brillent intensément", explique Freedman.
Résultat : H0 = 69,8 km/s/Mpc, compatible avec les 67,4 du fond diffus (pas de différence statistique significative). La tension de Hubble serait-elle résolue ? Freedman reste prudente : "Il faut analyser plus d'étoiles pour confirmer."
En attendant, l'espoir d'une physique novatrice s'estompe.
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