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L’Univers en expansion à un rythme beaucoup plus rapide qu’on ne le pensait

Crédits : iStock

En mesurant la lumière se courber autour de galaxies lointaines, un groupe d’astronomes confirme les conclusions antérieures suggérant que notre Univers non seulement se dilate, mais qu’il est en expansion à un rythme plus rapide qu’on ne le pensait.

Nous savons que dans notre univers, les galaxies s’éloignent les unes des autres. L’observer, c’est confirmer l’idée d’une expansion de l’Univers initiée par le Big Bang il y a 14 milliards d’années. Ce ne sont pas les galaxies qui se déplacent, mais l’Univers lui-même qui se dilate. Ce mouvement se traduit non pas par un quelconque mouvement observé, mais par une modification de la lumière émise par les galaxies. Plus le spectre des éléments tels que l’hydrogène et l’hélium tourne au rouge, plus les galaxies s’éloignent et inversement pour le bleu. L’univers est donc en expansion, mais il s’avère que depuis environ 6 milliards d’années, cette expansion s’accélère.

En effet, plus les galaxies s’éloignent et moins la gravité se fait ressentir, permettant ainsi l’expression d’un phénomène de répulsion qui accélère la dilatation de l’Univers. La question est aujourd’hui de savoir dans quelle mesure cette expansion s’accélère. Ce taux d’expansion accru est décrit par la constante de Hubble : « La constante de Hubble est cruciale pour l’astronomie moderne, car elle peut aider à confirmer ou infirmer si notre image de l’Univers — composé d’énergie sombre, de matière noire et de matière normale — est correcte ou si quelque chose de fondamental nous manque », explique Sherry Suyu de l’Institut Max Planck d’astrophysique (en Allemagne) et principal auteur de cette étude.

Mais il y a un problème avec la constante de Hubble. Une étude menée en 2016 sur la base de données récoltée par Hubble a permis l’une des estimations les plus précises jamais faites à ce jour concernant la constante de Hubble, mais elle exprimait son désaccord avec les observations faites par le télescope Planck qui mesure le fond diffus cosmologique. Ces résultats suggéraient alors que la physique actuelle ne pouvait réellement expliquer comment l’Univers pouvait être en expansion au rythme proposé par Hubble. Pour tenter d’y voir un peu plus clair, Suyu et ses collègues ont alors utilisé une technique légèrement différente pour mesurer la constante.

Plutôt que de mesurer directement la lumière, les astronomes ont utilisé les courbes de lumière autour de puits de gravité de cinq galaxies lointaines. Les galaxies ont été sélectionnées en fonction de leur position dans la ligne de mire entre notre position et cinq quasars, ces régions lumineuses de l’espace au cœur d’autres galaxies. En résultait alors un phénomène connu de lentille gravitationnelle. Étant donné que les galaxies ne sont pas parfaitement rondes, les astronomes ont ainsi pu obtenir de multiples images de chacun des quasars lointains.

Chaque image est un instantané de la lumière qui a pris un chemin légèrement différent autour de la galaxie. Avec la luminosité décalée du quasar, les astronomes pouvaient alors utiliser ces images multiples pour calculer la constante de Hubble et à quelle rapidité les galaxies se déplaçaient. Ces nouvelles observations auront permis à l’équipe de mettre à jour l’estimation de la constante de Hubble à 71,9 ± 2,7 kilomètres par seconde par mégaparsec. Un mégaparsec équivaut à environ 3,3 millions d’années-lumière.

Cette estimation est très similaire à l’estimation du télescope Hubble il y a un an, mais elle ne correspond toujours pas au nombre prévu par le télescope Planck qui se penche sur le rayonnement laissé par le Big Bang et qui suggère un taux d’expansion plus faible estimé à 67,8 ± 0,9 kilomètres par seconde par mégaparsec. Alors, comment expliquer un tel écart ? « Curieusement, la différence pourrait être le résultat d’une marque de nouvelle physique qui affecte la façon dont l’Univers est en pleine croissance », explique le chercheur. « Le taux d’expansion commence seulement à être mesuré de différentes manières avec une telle précision que les écarts réels peuvent éventuellement pointer vers une nouvelle physique qui va au-delà de nos connaissances actuelles de l’Univers ».

L’équipe envisage maintenant de réduire la marge d’erreur en effectuant les mêmes mesures sur 100 quasars pour voir si leur constante de Hubble reste cohérente.

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