La constante de Hubble est une unité utilisée pour décrire l’expansion de l’espace-temps, qui est définie comme la vitesse (kilomètres par seconde) sur une distance donnée (par mégaparsec). Dans le cadre d’une équation appelée loi de Hubble, elle décrit une expansion accélérée de la distance entre tous les points de l’Univers.
En théorie, la valeur de la constante est calculée en combinant la vitesse des galaxies lointaines lorsqu’elles semblent s’éloigner de nous, ainsi qu’une estimation de leur distance.
La réalisation de cette mesure dans la pratique est plus facile à dire qu’à faire. Différentes méthodes pour déterminer la valeur réelle de la constante de Hubble ont donné des réponses subtilement – mais significativement – différentes, à la grande frustration des physiciens.
Quelles sont les méthodes de calcul de la constante de Hubble ?
Un moyen efficace de mesurer la vitesse d’un objet qui recule est de regarder sa couleur et de la comparer à ce que vous pensez qu’elle devrait être.
De la même manière que le son d’une sirène est plus grave lorsqu’elle s’éloigne de vous à grande vitesse, la couleur d’un objet est plus grave, ou plus rouge, lorsque ses ondes lumineuses sont étirées par son mouvement relatif.
Lorsque ce phénomène de “décalage vers le rouge” a été appliqué à des galaxies lointaines au début du XXe siècle, il est apparu que beaucoup d’entre elles s’éloignaient de nous, contrairement à ce que l’on aurait pu attendre.
En 1929, l’astronome américain Edwin Hubble s’est penché de plus près sur cette allégation de galaxies en fuite, en s’intéressant de plus près à leurs distances.
Il a déterminé que plus la galaxie était éloignée, plus elle semblait se retirer rapidement, jetant ainsi les bases d’une théorie sur le Big Bang et l’expansion accélérée de l’Univers.
Les premières estimations de Hubble sur ce taux d’expansion constant étaient de l’ordre de 500 km/s/Mps. Mais il y avait encore beaucoup d’imprécision dans la façon de mesurer ces distances extraordinaires.
Les méthodes ultérieures ont fait appel à divers outils pour déterminer les distances et les vitesses de déplacement entre différentes sources lumineuses.
Certains efforts ont continué à s’appuyer sur des étoiles pulsantes dont la luminosité intrinsèque est connue, appelées étoiles variables céphéides, en les utilisant comme moyen de calibrer des lumières plus lointaines comme les supernovae. D’autres ont mesuré la lueur étirée du rayonnement de fond de l’Univers primitif, vestige du Big Bang. Ces méthodes améliorées nous ont permis d’obtenir une valeur de la constante de Hubble plus proche d’environ 70 km/s/Mps.
Malheureusement, en fonction de la méthode utilisée, le chiffre exact peut varier entre 67,4 (km/s)/Mpc (à un kilomètre par seconde près) et 73,5 (km/s)/Mpc.
Au lieu d’aboutir à une “bonne” réponse, les outils de mesure de la constante, toujours plus précis, ont donné des valeurs incroyablement précises, mais toujours très différentes, de l’expansion de l’Univers.
Pourquoi la constante de Hubble est-elle si difficile à calculer ?
La raison pour laquelle les valeurs de la constante de Hubble sont si différentes n’est pas claire. Bien que les résultats semblent tous fiables, il est clair qu’il nous manque quelque chose pour replacer chaque chiffre dans son contexte.
Il est possible que notre position dans l’Univers ne soit pas aussi ennuyeuse et moyenne qu’on pourrait le croire. Si nous étions assis à l’intérieur d’une poche d’espace unique, comme une bulle, les différentes méthodes de calcul de la constante de Hubble pourraient être faussées par notre point de vue particulier.
Les déviations de la forme de l’Univers pourraient également modifier la façon dont nous interprétons les résultats de ces mesures.
Nous pourrions également tenir compte du fait que la constante de Hubble n’a pas besoin d’être constante, les changements dans le temps ou dans l’espace résultant de diverses interactions (certaines potentiellement non encore réalisées) pour obtenir des valeurs différentes.
Il existe également la possibilité, extrêmement mince, qu’il n’y ait pas vraiment de différence après tout, des données supplémentaires pouvant révéler que ces groupes de chiffres étranges ne sont qu’une coïncidence improbable et très malchanceuse.
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