Le télescope spatial James Webb a mesuré le taux d’expansion de l’Univers, et les résultats ne sont pas une bonne nouvelle pour la plus grande crise de la cosmologie.
Cette découverte est en accord avec les mesures effectuées par le télescope spatial Hubble. Cela signifie qu’il n’y a aucune erreur dans les données de Hubble et que nous sommes toujours dans une impasse.
Un désaccord entre les différentes méthodes de mesure, connu sous le nom de tension de Hubble, reste intact. Nous devrons donc recourir à un autre moyen pour déterminer la vitesse à laquelle notre Univers se développe.
L’Univers qui nous entoure peut sembler immuable, mais tout ce que nous voyons s’éloigne en réalité à une vitesse incroyable connue sous le nom de constante de Hubble, ou H0. On ne sait pas exactement à quelle vitesse H0 est précis, car différentes façons de le mesurer donnent des résultats différents.
Une solution consiste à observer les reliques de l’Univers primitif, telles que la lumière restant dans le fond cosmique des micro-ondes ou les ondes acoustiques figées dans le temps.
Une autre façon consiste à mesurer les distances par rapport à des objets ayant une luminosité intrinsèque connue, tels que les supernovae de type Ia ou les étoiles variables céphéides, dont la lumière fluctue avec une régularité liée à leur luminosité intrinsèque.
La première méthode tend à renvoyer un taux d’expansion d’environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec. La seconde, environ 73 kilomètres par seconde par mégaparsec. L’écart entre les deux est connu sous le nom de tension de Hubble.
Ces mesures ont été effectuées à plusieurs reprises, réduisant considérablement le risque d’erreur pour chaque estimation. Il reste cependant la possibilité qu’il y ait quelque chose de trompeur dans au moins certaines données, d’autant plus que certaines des meilleures données dont nous disposons sur les variables des Céphéides proviennent d’une seule source, le télescope spatial Hubble.
“[Cepheid variables] ils constituent l’instrument de référence pour mesurer les distances jusqu’aux galaxies situées à une centaine de millions d’années-lumière ou plus, une étape cruciale dans la détermination de la constante de Hubble. Malheureusement, les étoiles des galaxies sont rassemblées dans un espace restreint par rapport à notre point d’observation éloigné et nous n’avons donc souvent pas la possibilité de les séparer de leurs voisines en visibilité directe”, explique l’astrophysicien Adam Riess du Space Telescope Science Institute ( STScI) et l’Université Johns Hopkins.
“L’une des principales justifications de la construction du télescope spatial Hubble était de résoudre ce problème… Hubble a une meilleure résolution en longueur d’onde visible que n’importe quel télescope au sol car il se situe au-dessus des effets de flou de l’atmosphère terrestre. En conséquence, il peut identifier des céphéides individuelles. variables dans les galaxies situées à plus de cent millions d’années-lumière et mesurent l’intervalle de temps pendant lequel leur luminosité change. »
Pour couper la poussière qui obscurcit la lumière la plus proche de l’optique ces observations doivent être réalisées dans le proche infrarouge, une partie du spectre électromagnétique où Hubble n’est pas particulièrement puissant. Cela signifie qu’une certaine incertitude subsiste dans les données obtenues.
JWST, quant à lui, est un puissant télescope infrarouge et les données qu’il collecte ne sont pas soumises aux mêmes limitations.
Riess et son équipe ont d’abord pointé JWST vers une galaxie à une distance connue, pour calibrer le télescope en fonction de la luminosité des variables céphéides. Ils ont ensuite observé des Céphéides dans d’autres galaxies. Au total, JWST a collecté les observations de 320 Céphéides, réduisant considérablement le bruit trouvé dans les observations de Hubble.
Même si les données de Hubble sont si bruyantes, ses données pour déterminer les distances étaient toujours en accord avec les observations du JWST. Cela signifie que nous ne pouvons pas exclure les calculs H0 basés sur les données de Hubble ; Pour l’instant, 73 kilomètres par seconde par mégaparsec sont enregistrés et l’erreur humaine, du moins dans ce cas, ne peut expliquer la tension de Hubble.
Nous ne savons toujours pas ce qui provoque la tension. L’un des principaux candidats est l’énergie noire, une force mystérieuse, non identifiée mais apparemment fondamentale, qui semble exercer une pression négative qui accélère l’expansion de l’Univers. Avec les nouvelles mesures JWST, nous sommes peut-être un peu plus proches d’une réponse.
“Avec Webb confirmant les mesures de Hubble, les mesures de Webb fournissent la preuve la plus solide à ce jour que les erreurs systématiques dans la photométrie des céphéides de Hubble ne jouent pas un rôle significatif dans la souche actuelle de Hubble”, explique Riess.
“En conséquence, des possibilités plus intéressantes restent sur la table et le mystère de la souche s’approfondit.”
Les résultats ont été acceptés dans Le journal de l’astrophysiqueet sont disponibles sur arXiv.