Une foule illustre rassemblée à Garching, près de Munich. 53 chercheurs du monde entier, y compris deux lauréats du prix Nobel de physique, ont passé un mois à travailler ensemble sur une question: à quelle vitesse l'univers est-il en expansion? Parce que différentes méthodes donnent des résultats différents jusqu'à présent. Des résultats qui diffèrent plus que prévu des erreurs de mesure. La raison de cet écart, les scientifiques veulent entrer dans la piste et déterminer le taux d'expansion du cosmos dans les dix prochaines années avec une précision meilleure que 1%.
Les astrophysiciens se réfèrent à la vitesse d'expansion du cosmos comme une "constante de Hubble". Son homonyme est l'astronome américain Edwin Hubble, qui a beaucoup contribué par ses observations à découvrir l'expansion de l'univers. "La constante de Hubble est d'une importance fondamentale pour l'astrophysique", explique Rolf-Peter Kudritzki de l'Université technique de Munich, l'un des organisateurs du séminaire. "Non seulement il définit l'échelle des distances et de l'âge de l'univers. Il détermine également ce que nous pouvons apprendre sur la géométrie et les composants du cosmos, tels que l'énergie noire".
Les premiers calculs étaient trop rapides
Les premières tentatives pour déterminer la vitesse à laquelle l'univers grandit ont mal tourné. Le prêtre belge et physicien Georges Lemaître a reçu une valeur de 625 en 1927, l'astronome américain Edwin Hubble est arrivé deux ans plus tard à 500 km / s et par mégaparsec. Cela ne pourrait pas être: à ce rythme rapide, le cosmos n'aurait pas émergé il y a plus de deux milliards d'années. Même alors, les chercheurs savaient que la Terre est au moins deux fois plus vieille.
Bien que les chercheurs dans le ciel aient pu corriger la valeur avec des observations plus détaillées d'une manière significative, puis s'aligner enfin sur l'âge de la Terre (4,5 milliards d'années) et plus tard sur les plus anciennes étoiles (plus de dix milliards d'années) ). Mais jusque dans les années 1990, il y avait deux domaines parmi les chercheurs du ciel qui se situaient entre 50 et 100 pour la constante de Hubble. Le différend est maintenant terminé: les astronomes s’accordent pour dire que le taux d’expansion se situe autour de 70.
Mais seulement à propos. Les mesures utilisant des étoiles variables, des céphéides et des étoiles explosives attribuent à la constante de Hubble la valeur 74. Investigations précises sur le rayonnement de fond cosmique, sorte d'écho du rayonnement Big Bang, par le satellite américain WMAP et le télescope Le "Planck" spatial européen donne clairement des valeurs inférieures de 69 et 68. "Il n'y a toujours aucune explication à cette différence", note le chercheur Planck Jan Tauber de l'agence spatiale européenne ESA.
Cependant, Kudritzki souligne que "Planck" ne mesure pas directement la constante de Hubble: "L'équipe de Hubble utilise la constante de Hubble en tant que paramètre du modèle pour expliquer les fluctuations de température observées dans le rayonnement de fond cosmique". Ce n’est que si on suppose aujourd’hui le modèle standard cosmologique habituel, ce qui donne une valeur fixe pour la constante de Hubble. Le résultat de Planck incorpore des hypothèses sur la mystérieuse énergie noire qui accélère l'expansion du cosmos. "Cela nous laisse un espace pour réconcilier les résultats", déclare Kudritzki.
Une échelle de distance cosmique devrait mener à l'objectif
Assez bien, les astrophysiciens ne le sont pas. Les mesures précédentes de la constante de Hubble sont basées sur une série de procédures connues sous le nom d’échelles de distance cosmologiques, qui peuvent contenir n’importe quelle source d’erreur non reconnue auparavant. Par exemple, les astronomes s’appuient sur le fait que des céphéides variables et un certain type d’étoiles explosant, telles que Ia supernovae, peuvent servir de "bougies standard". Les chercheurs du ciel peuvent alors déterminer leur distance par rapport à la luminosité observée de ces objets. Et dans la prochaine étape, à quelle vitesse l'expansion cosmique se déroule à cette distance.
L’examen critiqeuvent se contrôler et laisser ainsi la trace d'erreurs systématiques négligées.ue de ces hypothèses et d’autres qui s’inscrivent dans l’échelle de distance cosmologique est l’un des thèmes principaux du séminaire de Garching. La question de savoir quelles nouvelles méthodes rendent les conducteurs plus stables est tout aussi importante pour les scientifiques. Les méthodes indépendantes les unes des autres peuvent se contrôler et laisser ainsi la trace d'erreurs systématiques négligées.
Au début du siècle, les observations faites avec le télescope spatial Hubble dans le cadre d’un important projet international donnaient une nouvelle impulsion cruciale à la détermination du paramètre de Hubble. Les chercheurs réunis à Garching espèrent également que le "télescope spatial James Webb", conçu pour 2018 comme successeur de Hubble, obtiendra des résultats similaires. "Grâce à cela, nous pourrions enfin atteindre la précision cible de 1%", déclare Kudritzki.