la « tension Hubble » se transforme en crise cosmologique

En clair, mesurer la vitesse d’expansion de l’Univers est un mystère que les astrophysiciens ne savent pas résoudre. Celle-ci croît effectivement dans toutes les directions et partout à la fois, même si, la gravité faisant localement son œuvre, cette expansion n’est pas remarquable. Historiquement, cette découverte a été attribuée à l’astronome Edwin Hubble en 1929. Mais suivant la manière dont les cosmologues (physiciens spécialisés dans la structure et l’histoire du cosmos) mesurent cette vitesse grâce à leurs observations, les résultats divergent, d’où une « tension de Hubble ». Et les scientifiques n’aiment pas ça… du tout !

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Ce n’est plus une simple « tension », c’est une crise

Il y a quelques semaines, nous vous présentions les mesures du télescope spatial James-Webb qui confirmaient celles de son homologue Hubble, et donc ce qu’on appelle la « tension de Hubble ». Une nouvelle étude souligne aujourd’hui ce point, son auteur principal Dan Scolnic annonçant que « la tension se transforme désormais en crise« . Son co-auteur n’est pas sans apporter un certain crédit à cette affirmation puisqu’il s’agit d’Adam Riess, prix Nobel de physique 2011 pour la découverte de l’accélération de l’expansion, justement. Voyons pourquoi, et surtout comment, ils en sont arrivés à la conclusion que la cosmologie est en crise.

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La vitesse d’expansion – qui est en réalité plus un taux qu’une vitesse physique réelle – nous dit essentiellement que tous les « X » kilomètres, l’espace lui-même s’agrandit de « Z » mètres. Elle est appelée constante de Hubble et notée H0. Mais pour mesurer cette expansion, il nous faut des repères, une sorte d’échelle cosmique. C’est ainsi que furent réalisées les toutes premières mesures à partir d’étoiles dont la luminosité absolue est connue, les « Céphéides », mais les résultats n’étaient pas très précis. Nous avons ensuite utilisé des supernovae (type 1a), ces explosions d’étoiles parfaitement calibrées, dont la luminosité maximale est toujours strictement identique.

Une échelle cosmique à 320 millions d’années-lumière au milieu de 1000 galaxies

L’équipe à l’origine de la nouvelle étude souhaitait adopter l’échelle cosmique la plus précise et la plus neutre possible. Elle a donc utilisé les travaux d’un groupe indépendant, DESI, connu pour scanner jusqu’à 100 000 galaxies en une seule nuit. L’amas de galaxies au sein duquel les mesures ont été prises s’appelle Coma, ou Cheveux de Bérénice.

Auparavant, les mesures des télescopes spatiaux et celles effectuées sur la plus ancienne image dont nous disposions de l’Univers, appelée fond cosmique micro-onde (CMB), divergeaient de 8 % par rapport aux méthodes mentionnées précédemment. C’était déjà trop de considérer que le problème n’est pas grave.

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La mesure FDC indique une expansion de 67 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc), un mégaparsec équivalant à environ 3,26 millions d’années-lumière. Celle réalisée par les télescopes spatiaux et basée sur les supernovae donne environ 73 km/s/Mpc, alors que l’estimation de la dernière étude DESI donne 76,05, voire 76,5 km/s/Mpc, soit un écart de 13 à 14% par rapport au FDC. , bien trop important pour être rejeté au nom des incertitudes de mesure.

La dynamique de l’Univers nous échappe en partie

Quelque chose ne va pas. Nos théories, le modèle cosmologique standard en tête, sont-elles dysfonctionnelles ? Ou plus excitant encore, existe-t-il une physique qui nous échappe complètement ? Car il faut reconnaître que toute la dynamique de l’Univers pose aujourd’hui problème, celui de la matière avec la mystérieuse matière noire et celui de l’espace-temps avec son expansion, voire son accélération attribuée à l’énigmatique énergie noire. De nombreuses équipes tentent de mieux le comprendre, notamment celles de la collaboration Euclid (ESA) dont les résultats devraient arriver dans les prochains mois. Il existe également différentes approches de ce que peut être l’énergie noire.

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