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L’Univers est en expansion, mais à quelle vitesse ?

Crédits : Flickr/Hubble - ESA

Deux nouvelles mesures très précises de la Constante de Hubble nous donnent deux résultats différents. Devrions-nous alors revoir notre modèle cosmologique ?

Imaginez un muffin aux pépites de chocolat. Dans le four, les pépites s’éloignent les unes des autres à mesure que le muffin se développe. Si vous pouviez vous asseoir sur une pépite, vous verriez alors toutes les autres s’éloigner de vous. Dans cette image, les galaxies ressemblent beaucoup aux pépites de chocolat et votre muffin, c’est l’Univers. On sait qu’il se développe. Ce que l’ont ne sait pas en revanche, c’est à quelle vitesse (contrairement aux muffins).

Depuis le Big Bang, l’univers se développe et toutes les galaxies s’éloignent (en moyenne) de toutes les autres. Les cosmologistes caractérisent l’expansion de l’univers dans une loi simple connue sous le nom de loi de Hubble. Celle-ci observe que les galaxies les plus éloignées s’éloignent plus rapidement. Cela signifie que les galaxies proches se déplacent relativement lentement en comparaison. La relation entre la vitesse et la distance d’une galaxie est définie par la constante de Hubble. Au début de la seconde moitié du XXe siècle, la valeur de la constante de Hubble était estimée entre 50 et 100 km/s/Mpc. Puis dans les années 1990, de nouvelles mesures ont abouti à une valeur proche de 70 km/s/Mpc.

Mais l’histoire de la mesure de la constante de Hubble est faite de révélations inattendues. Il semble en effet que les difficultés se poursuivent encore aujourd’hui avec deux mesures très précises, mais incompatibles. Nous avons d’un côté les nouvelles mesures très précises du fond diffus cosmologique (la rémanence du Big Bang) de la mission Planck qui a mesuré la constante de Hubble à environ 74351 km/h par million d’années lumière (67,4 km/s/Mégaparsec). De l’autre côté, nous avons de nouvelles mesures d’étoiles pulsantes dans les galaxies locales, également extrêmement précises, qui ont mesuré la constante de Hubble à environ 81110 km/h par million d’années-lumière (ou 73,4 km/s/Mp).

Ces deux mesures prétendent que leur résultat est correct et très précis. Il y a donc un désaccord. Se pourrait-il alors que notre modèle cosmologique soit faux ? Personne n’a proposé un modèle simple et convaincant capable d’expliquer tout ce que nous observons. Par exemple, nous pourrions essayer d’expliquer l’expansion de l’Univers avec une nouvelle théorie de la gravité, mais alors, d’autres observations ne correspondraient pas. Nous pourrions aussi essayer de l’expliquer avec une nouvelle théorie de la matière noire ou de l’énergie sombre, mais d’autres observations ne correspondraient pas non plus, et ainsi de suite.

Une explication moins intéressante pourrait être la présence “d’inconnues” dans les données causées par des effets systématiques. Une analyse plus minutieuse pourrait donc un jour révéler un effet subtil qui a été négligé. Il pourrait également simplement s’agir d’un hasard statistique qui disparaîtra lorsque d’autres données seront collectées. Toujours est-il que si une nouvelle physique s’avère nécessaire pour expliquer ces nouvelles mesures, nous observerons alors un changement radical de notre image du cosmos.

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