L’Univers est en expansion depuis le Big Bang. Mesurer le rythme de sa croissance (ce qu’on appelle la constante de Hubble) est essentiel pour comprendre son histoire et son avenir. Cependant, un étrange écart dans les mesures de cette constante interpelle les scientifiques depuis plusieurs années. Ce mystère, surnommé la tension de Hubble, a été révélé par les observations réalisées par différents télescopes, notamment le célèbre télescope spatial Hubble. Récemment, de nouvelles observations du télescope James Webb (JWST) ont non seulement confirmé l’existence de cette anomalie, mais ont également révélé qu’elle pourrait bien provenir d’un aspect fondamental du cosmos lui-même.
La constante de Hubble et ses méthodes de mesure
Là Constante de Hubble nous permet de quantifier la vitesse à laquelle l’Univers se développe. Il est essentiel de déterminer sa taille, son âge et son développement. Les astronomes utilisent deux méthodes principales pour le mesurer, chacune ayant ses avantages et ses limites.
La première méthode est basée sur l’étude de fond cosmique de micro-ondes (CMB), sorte de photographie de l’Univers primitif prise environ 380 000 ans après le Big Bang. Ce rayonnement micro-ondes fournit des informations précieuses sur son état à ce moment-là. En utilisant ces données et modèles théoriques, les chercheurs ont estimé la constante de Hubble à environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc). Cela signifie que pour chaque million d’années-lumière, les galaxies s’éloignent de nous à une vitesse de 67 km/s.
La seconde méthode, plus récente, repose sur l’observation d’étoiles variables Céphéidesétoiles pulsantes dont la luminosité varie régulièrement. Ces étoiles servent de bougies standards qui permettent aux astronomes de mesurer les distances dans l’Univers le plus proche. En mesurant la luminosité de ces étoiles, les scientifiques ont calculé une constante de Hubble environ 73 km/s/Mpc. Ce chiffre est donc nettement supérieur à celui obtenu par l’étude du fond diffus cosmologique, ce qui crée une divergence importante. C’est cette différence qui constitue la fameuse tension de Hubble.
Le rôle du télescope James Webb
Lancé en 2021, le télescope spatial James Webb a été conçu pour repousser les limites de la précision des mesures astronomiques. Grâce à sa capacité de détection infrarouge et à sa position loin de la Terre, il offre une vue plus détaillée de l’Univers que jamais. L’un des principaux objectifs de James Webb était de mieux mesurer la constante de Hubble en affinant les observations des Céphéides. Grâce au JWST, les chercheurs ont pu réduire la marge d’erreur des mesures précédentes d’environ 8 ou 9% à seulement 2%.
Grâce à ces données de haute précision, les astronomes ont confirmé que la constante de Hubble obtenue par la méthode des Céphéides est bien de l’ordre de 73 km/s/Mpc, soit une valeur supérieure à celle obtenue par le CMB. Cette confirmation n’a fait qu’accentuer la tension entre les deux valeurs et renforcer l’idée qu’il pourrait y avoir un phénomène encore inconnu à l’origine de cette différence.
Quelles explications à la tension de Hubble ?
Face à ce décalage, plusieurs hypothèses ont émergé pour expliquer la tension de Hubble. L’une des pistes suggère que matière noire ou énergie noire primitive pourrait être responsable de cette anomalie. L’idée est que ces phénomènes inconnus, en particulier au début de l’Univers, auraient pu avoir un impact majeur sur l’expansion de l’Univers et ainsi modifier son taux d’expansion à des moments cruciaux après le Big Bang.
D’autres spéculations vont encore plus loin, suggérant nouvelles propriétés de la matière, particules exotiques, voire modifications des lois de la physique qui gouvernent le cosmos à grande échelle. Des théories telles que l’existence de nouveaux types de particules ou de champs magnétiques primordiaux ont également été proposées pour tenter d’expliquer cet écart.
Bien que ces hypothèses soient encore largement spéculatives, elles ouvrent la voie à des recherches passionnantes sur des phénomènes cosmologiques jusqu’alors inimaginables. Si ces théories se confirment, elles pourraient bousculer nos conceptions actuelles de la physique fondamentale.
Un mystère à résoudre
La tension de Hubble pourrait être plus qu’une simple anomalie de mesure, mais plutôt une indice crucial pour repenser certaines de nos théories cosmologiques les plus établies. Des chercheurs comme Adam Riess, lauréat du prix Nobel et auteur principal de l’étude sur la constante de Hubble, soulignent que cette énigme pourrait mettre en lumière un aspect fondamental du cosmos encore mal compris. Selon lui, la cause de cet écart pourrait résider dans une caractéristique jamais vue de l’Univers.
Les prochaines étapes de recherche pourraient non seulement permettre de mieux comprendre cette tension, mais aussi changer notre vision du cosmos. Grâce à sa capacité à collecter des données précises, le télescope James Webb continuera à jouer un rôle crucial dans la résolution de ce mystère. Cependant, ce phénomène pourrait également conduire à des découvertes qui remettent en question les concepts fondamentaux de la cosmologie, voire de la physique elle-même.
