Les astronomes ont obtenu la mesure la plus précise du taux d’expansion de l’Univers à ce jour et, comme de juste, il semble toujours s’accélérer.
L’augmentation de la vitesse ne devrait pas être un choc – nous nous en doutons depuis un certain temps. Cette mesure réduit la probabilité qu’il s’agisse d’une coïncidence à 1 sur 5 000, ce qui signifie que nous aurons besoin de nouvelles idées ingénieuses pour l’expliquer.
Après six ans de mesures basées sur une utilisation plutôt astucieuse du télescope Hubble de la NASA, les astronomes ont calculé le taux d’étirement de notre Univers avec seulement 2,3 % d’incertitude.
Nous savons que l’espace est en expansion. La poussée derrière ce gonflement de l’espace, quelle qu’elle soit, est quantifiée par un nombre – la constante de Hubble, exprimée en kilomètres par seconde par mégaparsec.
Comme on peut s’y attendre, les outils utilisés pour obtenir ce chiffre donnent des réponses légèrement différentes. La plupart ont tendance à dire que l’Univers est en expansion à un peu plus de 70 km/s/Mpc (environ 44 miles/s/Mpc).
En analysant le fond diffus cosmologique – l’écho de la lumière qui traverse encore l’espace il y a 13,8 milliards d’années – la mission Planck est parvenue à un chiffre plus proche de 67,8 km/s/Mpc (environ 42 miles/s/Mpc).
Cette différence ne semble pas énorme, mais elle est suffisante pour faire réfléchir les astronomes.
“La communauté des astronomes s’efforce de comprendre la signification de cette divergence”, explique Adam Riess, chercheur principal de cette dernière étude, du Space Telescope Science Institute (STScI) et de l’université Johns Hopkins.
Dans les années 1990, Brian Schmidt et Nicholas B. Suntzeff, lauréats du prix Nobel, ont conclu que l’expansion de l’Univers n’était pas en train de ralentir, mais d’accélérer.
Et des résultats comme ceux de Hubble et Planck ne font que confirmer que l’Univers était probablement en expansion plus lente dans un passé lointain.
Pourtant, les physiciens et les astronomes n’aiment pas parier sur le “probablement”. Ils cherchent donc d’autres moyens d’affiner ces chiffres dans l’espoir qu’ils se rejoignent ou qu’ils révèlent quelque chose qui nous a échappé.
L’équipe de Riess a utilisé Hubble pour recueillir des données sur des objets appelés étoiles variables céphéides.
Tout comme la lumière des supernovae, la lumière des étoiles céphéides est supposée être suffisamment fiable pour constituer un solide étalon galactique – nous pouvons être sûrs que les étoiles moins lumineuses sont plus éloignées, et pas seulement moins lumineuses.
Les chercheurs à l’origine de cette étude ont d’abord étudié les étoiles céphéides de notre propre galaxie afin d’affiner les corrélations entre la luminosité apparente et la distance.
Les données existantes étaient basées sur une poignée de céphéides situées entre 300 et 1 600 années-lumière de la Terre.
L’équipe s’est dit qu’elle pouvait faire mieux. Elle a donc trouvé un moyen de pousser le télescope Hubble à ses limites et de recueillir des informations sur des céphéides situées entre 6 000 et 12 000 années-lumière.
Pour évaluer leur distance exacte, ils ont observé le changement de leur position lorsque la Terre se déplace autour du Soleil. Pour vous donner une idée de ce à quoi ressemble ce décalage de parallaxe, imaginez que vous essayez de déterminer une distance aussi large qu’un grain de sable situé à environ 150 kilomètres (environ 100 miles).
Ils ont accompli cet exploit insensé en mesurant la position de chaque étoile mille fois par minute tous les six mois pendant quatre ans.
“Vous mesurez la séparation entre deux étoiles, pas seulement à un endroit de la caméra, mais des milliers de fois, ce qui réduit les erreurs de mesure”, explique M. Riess.
Armés de meilleures données sur les étoiles céphéides, ils les ont recherchées dans des galaxies lointaines et ont obtenu un chiffre plus proche de 73,45 ± 1,66 km/s/Mpc (45,64 ± 1,03 miles/s/Mpc), réduisant l’incertitude du chiffre à un niveau record de 2,3 %.
Riess prévoit maintenant de collecter des données sur 50 autres étoiles céphéides et d’améliorer encore cette précision.
Il est donc encore moins probable que la différence de mesures au cours de la vie de l’Univers soit une coïncidence. Il se passe quelque chose.
S’agit-il d’une force mystérieuse appelée énergie sombre ? La preuve que nous devons changer d’avis sur la forme de l’Univers ? Une forme mystérieuse de physique appelée rayonnement sombre ?
Faites vos paris maintenant, les amis. Parce que la physique est sur le point de devenir étrange.
Une version de cet article a été publiée pour la première fois en février 2018. La recherche est maintenant publiée dans The Astrophysical Journal.