« Quelque chose manque » : l’étude la plus approfondie jamais réalisée sur le cosmos prouve que nous ne pouvons toujours pas expliquer comment l’univers se développe

Il y a une centrale crise en cosmologie: Différentes mesures donnent différentes valeurs pour le taux d’expansion de l’univers. Aujourd’hui, une analyse complète combinant des décennies de mesures indépendantes suggère que cet écart n’est pas dû à une erreur ou à une incertitude ; il s’agit plutôt d’une voie potentielle vers une nouvelle physique au-delà du modèle cosmologique standard.

Les astronomes calculent le taux d’expansion de l’univers, ou Constante de Hubblede deux manières. Une méthode consiste à utiliser des mesures de la distance jusqu’au fond diffus cosmologique (CMB), la première lumière qui s’est propagée seulement 380 000 ans après l’apparition de la lumière. Big Bang. La deuxième méthode consiste à étudier l’expansion de l’univers local, à l’aide d’observations de « bougies standards », des étoiles proches d’une luminosité connue dont la lumière s’étire – ou se décale vers le rouge – lorsqu’elle nous atteint.

Les calculs de la première méthode donnent une constante de Hubble d’environ 67 ou 68 kilomètres par seconde par mégaparsec, tandis que la seconde donne une valeur d’environ 73 kilomètres par seconde par mégaparsec. (Un mégaparsec équivaut à environ 3,26 millions d’années-lumière.)

Bien que cet écart semble minime, il est bien plus important que ce que l’incertitude statistique peut expliquer, présentant un désaccord déroutant connu sous le nom de tension de Hubble. Un grand symposium d’astronomes s’est donc réuni pour voter sur les meilleures méthodes et données pour contraindre la constante de Hubble et déterminer si la tension existe réellement.

Dans l’article qui en a résulté, publié le 10 avril dans la revue Astronomie et astrophysiqueles auteurs ont dérivé la constante de Hubble la plus précise à ce jour et ont constaté que la tension persiste, suggérant que notre modèle cosmologique actuel est incomplet.

« C’est pourquoi la tension de Hubble est si intéressante », co-auteur de l’étude Richard Andersonastrophysicien à l’Université de Göttingen, a déclaré à Live Science par e-mail. « La comparaison entre la valeur de l’univers tardif et précoce (de la constante de Hubble) teste la physique de base à des échelles cosmologiques, et elle nous indique qu’il manque quelque chose. »

L’examen le plus complet de l’univers local en expansion

Les calculs cosmologiques précédents reposaient sur la création d’une échelle de distance cosmique. Ses échelons comprennent des objets célestes de plus en plus éloignés, notamment étoiles variables céphéides pulsantes dans la Voie lactée et des supernovas plus lointaines, dont les distances peuvent être calculées à partir de la différence entre leur luminosité intrinsèque et la luminosité qu’elles nous apparaissent après que leur lumière a traversé l’espace en expansion.

Pourtant, ce récent effort communautaire, lancé au Atelier révolutionnaire de l’Institut international des sciences spatiales à Berne, en Suisse, en mars 2025, a élargi l’échelle de distance cosmique pour en faire une étude complète de l’univers proche appelée Réseau à distance local, atteignant un objectif noble qui était considéré comme « potentiellement inaccessible » il y a dix ans.

« Il ne s’agit pas seulement d’une nouvelle valeur de la constante de Hubble », expliquent les chercheurs dans un communiqué. déclaration du NOIRLab de la National Science Foundation; « Il s’agit d’un cadre communautaire qui rassemble des décennies de mesures de distance indépendantes, de manière transparente et accessible. »

Le cadre unifié combine des décennies de recherche indépendante utilisant diverses techniques qui peuvent se chevaucher dans les observations pour obtenir une « redondance » – une technique inestimable pour réduire les erreurs systématiques et les anomalies statistiques.

Par exemple, cela a permis aux chercheurs d’effectuer une série d’analyses « laissez-moi de côté » : en excluant une technique spécifique, telle que les calculs basés sur les céphéides, ils ont constaté un changement minime dans les résultats globaux de leur constante de Hubble nouvellement contrainte.

Les fondations d’un réseau cosmique

Le réseau à distance local est fondé sur des ancres – des objets célestes dont les distances ont été déterminées géométriquement par des méthodes telles que parallaxeun changement apparent dans la position d’un objet qui se produit avec un changement de perspective. L’accès au télescope spatial est peut-être limité, mais vous pouvez reproduire vous-même la parallaxe en tenant un doigt à bout de bras et en le voyant apparemment changer de position en fermer un œil puis l’autre.

En conséquence, les chercheurs ont utilisé plusieurs points d’ancrage dans l’univers local, notamment la galaxie NGC 4258, située à plus de 20 millions d’années-lumière ; les nuages ​​de Magellan, qui sont une paire de galaxies naines situées à environ 200 000 années-lumière ; et nombreux étoiles variables au sein de la Voie Lactée.

Ensuite, ils comprenaient une multitude d’objets à des distances mesurées, y compris de vieilles étoiles géantes rouges mourantes et « mégamasers« , les lasers cosmiques intensément brillants générés dans les disques d’accrétion des trous noirs supermassifs.

Les chercheurs ont également inclus plus de 7 500 galaxies, observées par des installations telles que le Télescope spatial Hubble et le Instrument spectroscopique à énergie sombreà une distance de plus d’un milliard d’années-lumière.

En conséquence, le réseau à distance local développé dans cette étude représente la mesure directe la plus précise de la constante de Hubble dans l’univers local : 73,50 kilomètres par seconde par mégaparsec, avec une incertitude relative de 1,09 %. La conclusion ? La tension de Hubble est réelle, similaire aux valeurs mesurées précédemment, et pas seulement un artefact.

Le fait que cet écart persiste pourrait laisser penser que les mesures des premiers univers doivent être réévaluées de la même manière à un niveau plus profond.

« Une idée intéressante, relativement nouvelle et peut-être plus naturelle, implique des champs magnétiques primordiaux, qui pourraient changer l’échelle de la structure observée dans le CMB », co-auteur de l’étude John Blakesleedirecteur de la recherche et des services scientifiques chez NOIRLab, a expliqué par e-mail.

Chose passionnante, cette recherche conforte l’idée selon laquelle une nouvelle physique est nécessaire pour éclairer énergie sombre et les autres forces motrices de l’expansion et destin ultime de l’univers. Et comme ce cadre est modulaire, les méthodes et données à venir provenant des observatoires de nouvelle génération pourraient enfin résoudre la tension de Hubble – mais là encore, c’est ce que les cosmologistes espèrent depuis plus d’une décennie.