Nouvelles mesures prises avec le Télescope spatial James Webb (JWST) ont approfondi la controverse scientifique sur la tension de Hubble, suggérant qu’elle pourrait ne pas exister du tout.
Depuis des années, les astronomes constatent que l’univers semble s’étendre à des vitesses différentes selon l’endroit où ils regardent, une énigme qu’ils appellent la tension de Hubble. Certaines mesures concordent avec notre meilleure compréhension actuelle de l’univers, tandis que d’autres menacent de le briser.
Lorsque le JWST est entré en service en 2022, une équipe de chercheurs a utilisé la précision sans précédent du télescope spatial pour confirmer que la tension existe. Mais selon les nouveaux résultats Selon une autre équipe de scientifiques, la tension de Hubble pourrait être due à une erreur de mesure et n’être qu’une illusion. Pourtant, même ces résultats ne sont pas définitifs.
« Nos résultats sont cohérents avec le modèle standard. Mais ils n’excluent pas qu’il y ait là aussi une tension », a déclaré l’auteur principal de l’étude. Wendy Freedmanastrophysicien à l’Université de Chicago, a déclaré à Live Science. « (L’expérience) est probablement ce qui se rapproche le plus des montagnes russes : c’est excitant, mais il y a des moments où il faut remonter la colline. »
Problème avec Hubble
Il existe actuellement deux méthodes de référence pour déterminer la constante de Hubble, une valeur qui décrit le taux d’expansion de l’univers. La première consiste à étudier les minuscules fluctuations du fond diffus cosmologique, un vestige ancien de la première lumière de l’univers produite seulement 380 000 ans après la formation de la Terre. Big Bang.
Après cartographie de ce sifflement de micro-ondes en utilisant le Agence spatiale européenne Grâce au satellite 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). autres mesures de l’univers primitifalignés sur les prédictions théoriques.
La deuxième méthode fonctionne à des distances plus proches et dans la vie ultérieure de l’univers en utilisant des étoiles pulsantes appelées Variables céphéidesLes étoiles céphéides meurent lentement et leurs couches externes de gaz d’hélium 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, leur pulsation est plus lente, ce qui permet aux astronomes de mesurer la luminosité intrinsèque des étoiles. En comparant cette luminosité à leur 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.
Récemment, quand Adam Riessprofesseur d’astronomie à l’université Johns Hopkins, et son équipe ont mesuré la constante de Hubble à l’aide du télescope spatial Hubble et du JWST, ils ont trouvé une valeur étonnamment élevée de 73,2 km/s/km/h. D’où la tension, une divergence significative entre les méthodes mesurant le taux d’expansion dans l’univers primitif et celles de l’univers plus moderne, s’est cimentée.
Mais Freedman a précédemment suggéré que la poussière, le gaz et d’autres étoiles pourraient fausser les mesures de luminosité des Céphéides, créant l’apparence d’une divergence là où il n’y en a pas du tout.
Dans la nouvelle étude, pour débusquer une possible erreur systématique dans l’encombrement des Céphéides, Freedman et ses collègues ont entraîné le JWST sur 11 galaxies proches contenant des supernovae de type Ia, en mesurant leurs distances et en les ancrant sur trois échelles de distance indépendantes avec des luminosités intrinsèques dans des régions similaires du ciel : les Céphéides ; et deux autres étoiles géantes rouges standard à bougies connues sous le nom d’étoiles de la « pointe de la branche géante rouge » (TRGB) et d’étoiles de la branche géante asymptotique de la région J (JAGB).
Leurs résultats sont déconcertants. Les étoiles TRGB et JAGB ont donné des valeurs de constante de Hubble de 69,85 km/s/Mpc et 67,96 km/s/Mpc, respectivement. Mais les Céphéides ont donné des valeurs de 72,04 km/s/Mpc, reproduisant la tension de Hubble, quoique de manière moins spectaculaire que les résultats obtenus par Riess. Pour Freedman et ses collègues, il s’agit d’un indice possible que les mesures des Céphéides pourraient contenir une erreur systématique inconnue.
La fin de la tension autour du télescope Hubble ?
Mais tous les scientifiques ne sont pas d’accord avec les conclusions de l’étude. Interrogée sur les nouveaux résultats, Riess a suggéré que les résultats contradictoires pourraient être dus au fait que l’échantillon de Freedman et de son équipe était trop petit.
« Ils obtiennent une constante de Hubble plus faible parce que l’échantillon qu’ils ont sélectionné donne une constante de Hubble plus faible, que vous mesuriez avec le JWST ou le HST (télescope spatial Hubble), ou les Céphéides, le JAGB ou le TRGB, car les supernovae dans les hôtes qu’ils ont sélectionnés fluctuent de cette façon », a déclaré Riess à Live Science. « Ils ont choisi un très petit échantillon… et ils ont choisi celles de la queue, pas du milieu de la distribution. »
Mais Freedman a rétorqué que même si l’échantillon est peut-être trop petit pour rendre compte de toute la gamme des distances entre les étoiles, les résultats peuvent aussi signifier que les mesures des étoiles Céphéides les plus éloignées contiennent une erreur systématique « fatale » – un encombrement qui fausse les calculs des distances des Céphéides.
Pour mesurer les étoiles Céphéides, « vous effectuez une correction d’encombrement, et ce ne sont pas de petites corrections », a déclaré Freedman. « Et si vous vous trompez, vous vous trompez dans les couleurs (des étoiles), dans la correction de la poussière, dans la correction de la métallicité. Ces effets sont covariants, et ils pourraient avoir un effet bien plus important (sur la distance finale mesurée) que de simplement dire que l’encombrement n’est pas un problème. »
Freedman pense que la solution consiste à effectuer encore plus de mesures, éventuellement certaines avec un type d’étoile supplémentaire. Elle espère que ces travaux seront terminés dans les deux prochaines années. Mais les mesures supplémentaires résoudront-elles le problème ou l’aggraveront-elles ? est débattu.
« Nous sommes en plein milieu de cette crise, et il y a encore beaucoup à venir », a déclaré Freedman. « (JWST) est une machine merveilleuse, et c’est exactement ce dont nous avons besoin pour résoudre certains de ces types de problèmes. C’est le bon moment pour travailler sur ce sujet. »
