La constante de Hubble est une unité qui décrit la vitesse à laquelle l'univers se dilate à différentes distances d'un point particulier dans l'espace. C'est l'une des clés de voûte de notre compréhension de l'évolution de l'univers - et les chercheurs sont embourbés dans un débat sur sa véritable valeur.
Comment la constante de Hubble a été découverte
La constante de Hubble a été calculée pour la première fois dans les années 1920 par l'astronome américain Edwin Hubble. Il a découvert que les objets célestes flous, semblables à des nuages, étaient des galaxies lointaines situées à l'extérieur de notre propre galaxie de la Voie lactée, selon la NASA.
Plus tôt, l'astronome américaine Henrietta Leavitt a montré que les étoiles spéciales appelées variables céphéides, dont la luminosité monte et descend régulièrement, avaient une corrélation étroite entre la période de leur variation et leur luminosité intrinsèque. En sachant à quel point une céphéide est vraiment brillante et à quel point sa lumière est apparue lorsqu'elle est vue de la Terre, Hubble a pu déterminer la distance de la céphéide.
Ce que Hubble a trouvé était remarquable. Toutes les galaxies de l'univers semblaient s'éloigner de notre planète. De plus, plus une galaxie était éloignée, plus elle s'éloignait rapidement. Cette observation, faite par Hubble en 1929, est devenue la base de ce que l'on appelle la loi de Hubble, qui stipule qu'il existe une relation entre la distance qu'un objet dans le cosmos est de nous et la vitesse à laquelle il s'éloigne, selon un explicateur. de l'Université Cornell.
La Terre n'est d'ailleurs pas dans un endroit privilégié au centre de l'univers. N'importe quel observateur à n'importe quel endroit du cosmos verra que les entités célestes s'éloignent à un rythme qui augmente avec la distance.
À l'aide de ses données, Hubble a tenté d'estimer la constante qui porte son nom, avec une valeur d'environ 342 000 mph par million d'années-lumière, ou 501 kilomètres par seconde par mégaparsec (Mpc) dans les unités des cosmologistes. (Un mégaparsec équivaut à 3,26 millions d'années-lumière.) Des techniques modernes plus précises ont affiné cette mesure initiale et montré qu'elle était environ 10 fois trop élevée.
Pourquoi la constante Hubble ne cesse de changer
Mais exactement combien Hubble était hors tension reste un sujet de controverse. Dans les années 1990, les astronomes ont découvert que les supernovas éloignées étaient plus faibles, et donc plus éloignées, qu'elles ne l'avaient pensé auparavant. Cette découverte a indiqué que l'univers était non seulement en expansion mais aussi en accélération dans son expansion. Le résultat a nécessité l'ajout de l'énergie sombre - une force mystérieuse poussant tout dans le cosmos à part - dans les modèles cosmologiques de l'univers.
Après cette surprise, les chercheurs ont essayé de déterminer le taux d'accélération cosmique, de comprendre comment l'univers a commencé et évolué, et quel sera son sort ultime. Les données des variables de Céphéide et d'autres sources astrophysiques ont calculé la constante de Hubble à 50400 mph par million d'années-lumière (73,4 km / s / Mpc) en 2016.
Mais un autre numéro a été dérivé en utilisant les informations du satellite Planck de l'Agence spatiale européenne. Le vaisseau spatial a passé les 10 dernières années à mesurer le fond cosmique des micro-ondes - un écho du Big Bang qui contient des données sur les paramètres de base de l'univers. Planck a constaté que la constante de Hubble était de 46200 mph par million d'années-lumière (67,4 km / s / Mpc) en 2018.
Les deux valeurs peuvent ne pas sembler très différentes. Mais chacun est extraordinairement précis, et ils ne contiennent aucun chevauchement entre leurs barres d'erreur. Si l'estimation de Céphéide est erronée, cela signifie que toutes les mesures de distance des astronomes sont incorrectes depuis l'époque de Hubble. Si la deuxième estimation est erronée, alors la physique nouvelle et exotique devra être introduite dans les modèles physiciens de l'univers. Jusqu'à présent, aucune des équipes de scientifiques qui ont déterminé les chiffres n'a accepté d'admettre des erreurs de mesure majeures.
En juillet 2019, les astronomes ont utilisé une nouvelle technique pour proposer un nouveau calcul de la constante de Hubble. Les chercheurs ont étudié la lumière des étoiles géantes rouges, qui atteignent toutes le même pic de luminosité à la fin de leur vie. Cela signifie que, comme avec les Céphéides, les astronomes peuvent voir comment les étoiles géantes rouges sombres apparaissent de la Terre et estimer leur distance. La nouvelle valeur se situait entre les deux anciennes - 47300 mph par million d'années-lumière (69,8 km / s / Mpc) - mais les scientifiques n'ont pas encore déclaré la victoire.
"Nous voulions faire un bris d'égalité", a déclaré à Barry Live Barry Madore, astronome de l'Université de Chicago et membre de l'équipe qui a effectué la dernière mesure. "Mais cela n'a pas dit de ce côté-ci ou de ce côté-ci. Il a dit qu'il y avait beaucoup plus de slop que tout le monde ne le pensait auparavant."
Le débat se poursuit. Certains ont suggéré que l'Observatoire des ondes gravitationnelles des interféromètres laser (LIGO), qui examine les ondulations dans le tissu de l'espace-temps faites par des étoiles à neutrons lointaines s'écrasant les unes sur les autres, pourrait fournir un autre point de données indépendant. D'autres se tournent vers la lentille gravitationnelle, qui se produit lorsque des objets extrêmement massifs se plient et se déforment dans l'espace-temps comme une loupe, offrant un aperçu des entités encore plus éloignées, pour éliminer l'écart. Mais pour le moment, personne ne sait exactement où et quand la réponse finale concernant la constante de Hubble apparaîtra.
