Notre compréhension de l’univers pourrait avoir besoin d’être reconsidérée, selon une nouvelle étude.

Quand Edwin Hubble a annoncé qu’il avait découvert des galaxies à l’extérieur de notre Voie lactée, l’annonce a fait beaucoup de bruit, mais ce n’était que le début. Hubble a découvert que les plus distantes galaxies s’éloignaient plus vite de nous. Ce n’était pas seulement les galaxies : partout où il regardait, il trouvait la même chose : plus les choses sont loin, plus elles s’éloignent rapidement les unes des autres. Ce fut une preuve indéniable que non seulement l’univers était en expansion, mais que celle-ci s’accélérait.

L’unité de mesure de cette expansion universelle s’appelle la constante de Hubble.

La constante de Hubble est très importante pour la physique moderne car elle décrit une caractéristique fondamentale de notre univers. Mais ce taux d’expansion n’est pas facile à calculer. Le plus souvent, on l’obtient en mesurant la distance par rapport à des galaxies lointaines, puis en calculant le décalage vers le rouge à partir de ces galaxies, en d’autres termes, en examinant comment les longueurs d’onde de la lumière reçue des galaxies sont étirées. Toutefois, les différentes hypothèses utilisées dans ce calcul peuvent avoir une forte incidence sur le résultat.

Depuis un siècle, les astronomes mesurent avec diligence la constante de Hubble. Dans les années 1990, une équipe dirigée par Wendy Freedman de l’université de Chicago a considérablement affiné la valeur de la constante de Hubble à une précision de 10%, chose rendue possible par la précision du télescope Hubble.

Plus récemment, les astronomes ont cherché à obtenir une précision encore plus grande. Mais plus ils cherchaient, plus ils commençaient à trouver des divergences.

Selon Wendy Freedman, astronome à l’université de Chicago :

Naturellement, on peut se demander si l’écart vient d’un aspect que les astronomes ne comprennent pas encore au sujet des étoiles que nous mesurons, ou si notre modèle cosmologique de l’Univers est encore incomplet.

Ou peut-être que les deux ont besoin d’être améliorés.

Des études récentes ont proposé des valeurs quelque peu différentes pour cette expansion universelle. L’étude la plus récente de Freedman cherchait à concilier ces valeurs et à briser l’impasse, mais au lieu de cela, elle a ajouté encore une autre valeur à prendre en compte. Selon ce qui a été publié jusqu’à présent, les résultats de Freedman indiquent que l’univers s’étend plus rapidement que la plupart des estimations précédentes. Leurs nouvelles observations, également faites à l’aide de Hubble, indiquent que le taux d’expansion de l’univers est légèrement inférieur à 70 kilomètres par seconde par mégaparsec, à 69,8 km/sec/Mpc. Un parsec équivaut à une distance de 3,26 années-lumière, et un mégaparsec est un million de parsecs.

Freedman et son équipe l’ont estimé en utilisant un autre type de repère cosmique par rapport aux expériences précédentes. Ils ont déterminé l’éclat d’étoiles géantes rouges dans des galaxies lointaines. Comme ces étoiles atteignent une taille et une luminosité uniformes, il est plus facile de calculer leur distance de la Terre que certaines autres étoiles.

Les géants rouges ont été recherchés dans des halos galactiques de lointaine galaxies. La ligne centrale montre le champ de vision complet de Hubble. La rangée du bas permet de zoomer encore plus près dans les champs de Hubble. Les géants rouges sont identifiés par des cercles jaunes. (NASA/ ESA/ W. Freedman/ Université de Chicago/ ESO/ Digitized Sky Survey)

Cette nouvelle valeur estimée est l’une des plus élevées pour le taux d’expansion universel, mais pas la plus rapide, celle obtenue par une équipe dirigée par Adam Riess de l’université Johns Hopkins et le Space Telescope Science Institute, a trouvé un taux d’expansion de 74 km/sec/Mp.

Les différences ne sont pas négligeables. De nombreux concepts et calculs cosmologiques modernes sont basés sur la constante de Hubble.

Selon  Freedman :

La constante de Hubble est le paramètre cosmologique qui définit l’échelle absolue, la taille et l’âge de l’univers ; c’est l’un des moyens les plus directs dont nous disposons pour quantifier l’évolution de l’univers. L’écart que nous avons constaté auparavant n’a pas disparu, mais cette nouvelle preuve suggère que le jury n’a pas encore décidé s’il y a une raison immédiate et convaincante de croire que notre modèle actuel de l’univers comporte des lacunes fondamentales.

La prochaine mission de la NASA, le Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), devrait permettre aux astronomes de calculer la constante de Hubble avec encore plus de précision, ce qui permettra également aux chercheurs de calculer comment ce taux d’expansion a changé dans le temps. Inutile de dire que la mission, dont le lancement est prévu au milieu des années 2020, est attendue avec impatience par la communauté astronomique.

L’étude sera publiée dans The Astrophysical Journal, disponible en prépublication sur arXiv (PDF) : The Carnegie-Chicago Hubble Program. VIII. An Independent Determination of the Hubble Constant Based on the Tip of the Red Giant Branch et présentée sur le HubbleSite de la NASA : New Hubble Constant Measurement Adds to Mystery of Universe’s Expansion Rate.