De nouvelles observations faites par le Télescope spatial James Webb (JWST) ont en outre cimenté l’une des observations les plus bizarres de toute la physique : l’expansion de l’univers à différentes vitesses au cours des différentes étapes de sa vie.
L’énigme, appelée tension de Hubble, a alimenté un débat parmi les astronomes qui pourrait modifier, voire bouleverser complètement le domaine.
En 2019, les mesures du télescope spatial Hubble ont confirmé que le problème était réel. Puis en 2023 et 2024, des mesures encore plus précises du JWST semble confirmer la divergence.
Aujourd’hui, d’autres mesures ont utilisé le plus grand échantillon de données JWST collectées au cours de ses deux premières années dans l’espace pour cimenter davantage le problème. La nouvelle physique qui pourrait répondre à ce mystère reste floue mais, comme le soulignent les chercheurs dans un article publié le 9 décembre dans le Le journal d’astrophysiquela tension ne va nulle part.
« Plus nous travaillons, plus il apparaît clairement que la cause est quelque chose de bien plus intéressant qu’un défaut du télescope. Il semble plutôt que ce soit une caractéristique de l’univers », a déclaré l’auteur principal de l’étude et lauréat du prix Nobel. Adam Riessprofesseur de physique et d’astronomie à l’Université Johns Hopkins, a déclaré à Live Science. « (Les) prochaines étapes sont nombreuses. Plus de données sur de nombreux fronts et de nouvelles idées sont nécessaires. »
Il existe deux méthodes de référence pour déterminer la constante de Hubble, la valeur qui quantifie la vitesse d’expansion de l’univers. La première est prise en mesurant de minuscules fluctuations du fond diffus cosmologique – un instantané ancien de la première lumière de l’univers produite à peine 380 000 ans après l’apparition de la lumière. Big Bang.
Après cartographier ce sifflement de micro-ondes en utilisant le de l’Agence spatiale européenne Planck, les cosmologistes ont déduit une constante de Hubble d’environ 46 200 mph par million d’années-lumière, soit environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc). Ceci, à côté autres mesures du premier universaligné sur les prédictions théoriques.
La deuxième méthode fonctionne à des distances plus rapprochées et au cours de la vie ultérieure de l’univers en utilisant des étoiles pulsantes appelées Variables céphéides. Les étoiles céphéides meurent lentement et leurs couches externes d’hélium gazeux grandissent et rétrécissent à mesure qu’elles absorbent et libèrent le rayonnement de l’étoile, les faisant scintiller périodiquement comme des lampes de signalisation lointaines.
À mesure que les Céphéides deviennent plus brillantes, elles palpitent plus lentement, ce qui permet aux astronomes de mesurer la luminosité intrinsèque des étoiles. En comparant cette luminosité à la luminosité observée, les astronomes peuvent enchaîner les Céphéides dans une « échelle de distance cosmique » pour observer toujours plus profondément. dans le passé de l’univers.
Avec cette échelle en place et après avoir ancré la luminosité des Céphéides aux explosions des supernovae de type Ia, les astronomes peuvent trouver un nombre précis de la vitesse d’expansion de l’univers à partir de la façon dont la lumière des étoiles scintillantes a été étirée ou décalée vers le rouge. La constante de Hubble renvoyée par cette méthode est d’environ 73 km/s/Mpc : une valeur bien en dehors de la plage d’erreur des mesures de Planck.
Les astronomes ont proposé diverses explications sur la cause de ce désaccord, certains tentant de démêler la question. possibilité d’erreur systématique dans les résultats. Pendant ce temps, Riess et son équipe ont cimenté la tension avec de plus en plus précis et des études plus larges.
Cette nouvelle étude est encore un maillon supplémentaire de cette chaîne. Couvrant environ un tiers de la taille de l’échantillon de l’étude Hubble 2019, la nouvelle analyse a utilisé JWST pour mesurer les distances des céphéides de l’échantillon avec une précision de 2 %, soit une amélioration considérable par rapport à la précision de Hubble de 8 à 9 %.
Le recoupement de ces résultats avec d’autres étoiles mesurant la distance, telles que les étoiles riches en carbone et les géantes rouge vif, a donné une valeur de 72,6 km/s/Mpc, ce qui la rend presque identique à la mesure originale de Hubble.
On ne sait pas exactement ce qui pourrait causer cet étrange décalage (« J’aurais aimé savoir », a déclaré Riess à Live Science). Mais les spéculations vont bon train parmi les astronomes.
Une possibilité est que « quelque chose manque dans notre compréhension de l’univers primitif, comme un nouveau composant de la matière — le premier énergie sombre (le phénomène mystérieux à l’origine de l’expansion cosmique) – qui a donné à l’univers un coup de pouce inattendu après le big bang, » Marc Kamionkowskicosmologue à l’Université Johns Hopkins qui a aidé à calculer la constante de Hubble et qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré dans un communiqué. « Et il y a d’autres idées, comme les propriétés amusantes de la matière noire, les particules exotiques, la masse électronique changeante ou les champs magnétiques primordiaux, qui peuvent faire l’affaire. Les théoriciens ont le droit d’être assez créatifs. »
