Les scientifiques disposent d’une nouvelle mesure plus précise de l’expansion de l’univers grâce à des décennies de données du télescope spatial Hubble.
La nouvelle analyse des données du télescope spatial Hubble, âgé de 32 ans, poursuit la quête de longue date de l’observatoire pour mieux comprendre à quelle vitesse l’univers s’étend et à quel point cette expansion s’accélère.
Le nombre que les astronomes utilisent pour mesurer cette expansion s’appelle la constante de Hubble (pas d’après le télescope mais d’après l’astronome Edwin Hubble qui l’a mesuré pour la première fois en 1929). La constante de Hubble est difficile à cerner étant donné que différents observatoires examinant différentes zones de l’univers ont fourni des réponses différentes. Mais une nouvelle étude exprime la confiance que l’effort le plus récent de Hubble est précis pour l’expansion qu’il voit, bien qu’il y ait encore une différence par rapport aux autres observatoires.
La nouvelle étude confirme les estimations précédentes du taux d’expansion basées sur les observations de Hubble, montrant une expansion d’environ 45 miles (73 kilomètres) par mégaparsec. (Un mégaparsec est une mesure de distance égale à un million de parsecs, soit 3,26 millions d’années-lumière.)
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“Compte tenu de la grande taille de l’échantillon de Hubble, il n’y a qu’une chance sur un million que les astronomes se trompent en raison d’un tirage au sort malchanceux … un seuil commun pour prendre un problème au sérieux en physique”, a déclaré la NASA dans un communiqué jeudi. (19 mai), paraphrasant le lauréat du prix Nobel et auteur principal de l’étude, Adam Riess.
Riess a des affiliations au Space Telescope Science Institute (STScI) qui gère Hubble, ainsi qu’à l’Université Johns Hopkins de Baltimore, Maryland.
Riess et ses collaborateurs ont reçu le prix Nobel en 2011 après que Hubble et d’autres observatoires aient confirmé que l’univers accélérait son expansion. Riess appelle ce dernier effort de Hubble un “magnum opus” étant donné qu’il s’appuie sur pratiquement toute l’histoire du télescope, 32 ans de travail spatial, pour fournir une réponse.
Les données de Hubble ont déterminé son taux d’expansion observé dans le cadre d’un programme appelé SHOES (Supernova, H0, pour l’équation de l’état de l’énergie sombre.) L’ensemble de données double un échantillon de mesures précédent et comprend également plus de 1 000 orbites Hubble, a déclaré la NASA. La nouvelle mesure est également huit fois plus précise que prévu pour les capacités de Hubble.
Les efforts pour mesurer la vitesse d’expansion de l’univers se concentrent généralement sur deux marqueurs de distance. L’une d’entre elles sont les étoiles Céphéides, des étoiles variables qui s’illuminent et s’assombrissent à un rythme constant ; leur utilité est connue depuis 1912, lorsque l’astronome Henrietta Swan Leavitt a souligné leur importance dans l’imagerie qu’elle examinait.
Les céphéides sont bonnes pour tracer les distances à l’intérieur de la Voie lactée (notre galaxie) et dans les galaxies proches. Pour de plus grandes distances, les astronomes s’appuient sur les supernovas de type 1a. Ces supernovas ont une luminosité constante (luminosité inhérente), permettant des estimations précises de leur distance en fonction de leur luminosité dans les télescopes.
Dans la nouvelle étude, la NASA a déclaré: “L’équipe a mesuré 42 des marqueurs de borne kilométrique de supernova avec Hubble. Parce qu’ils explosent à un rythme d’environ un par an, Hubble a, à toutes fins pratiques, enregistré autant de supernovae que possible pour mesurer l’expansion de l’univers.” (Encore une fois, Hubble est dans l’espace depuis environ 32 ans, après avoir été lancé le 24 avril 1990 ; un défaut de miroir qui a entravé les premiers travaux a été résolu par les astronautes en décembre 1993.)
Mais le taux d’expansion n’a toujours pas un accord complet entre les différents efforts. La nouvelle étude indique que les mesures de Hubble sont d’environ 45 miles (73 kilomètres) par mégaparsec. Mais en tenant compte des observations de l’univers profond, le taux ralentit à environ 42 miles (67,5 kilomètres) par mégaparsec.
Les observations de l’univers profond reposent principalement sur les mesures de la mission Planck de l’Agence spatiale européenne, qui a observé “l’écho” du Big Bang qui a formé notre univers. L’écho est connu sous le nom de fond diffus cosmologique. La NASA a déclaré que les astronomes étaient “perdus” pour comprendre pourquoi il existe deux valeurs différentes, mais a suggéré que nous devions peut-être repenser la physique de base.
Riess a déclaré qu’il est préférable de voir le taux d’expansion non pas pour sa valeur exacte à son époque, mais pour ses implications. “Je me fiche de la valeur spécifique de l’expansion, mais j’aime l’utiliser pour en savoir plus sur l’univers”, a déclaré Riess dans le communiqué de la NASA.
D’autres mesures devraient être effectuées dans les 20 prochaines années par le télescope spatial James Webb, qui achève les travaux de mise en service dans l’espace lointain avant d’examiner certaines des premières galaxies. Webb, a déclaré la NASA, examinera les céphéides et les supernovas de type 1a “à des distances plus grandes ou à une résolution plus nette que ce que Hubble peut voir”. Cela peut à son tour affiner le taux observé de Hubble.
Un article basé sur la recherche sera publié dans le Astronomical Journal. Une version préimprimée est disponible sur arXiv.org.
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