{"id":44748,"date":"2023-05-23T18:21:33","date_gmt":"2023-05-23T18:21:33","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/senegal\/politique\/le-mystere-persistant-du-taux-dexpansion-de-lunivers"},"modified":"2023-05-23T19:42:23","modified_gmt":"2023-05-23T19:42:23","slug":"le-mystere-persistant-du-taux-dexpansion-de-lunivers","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/senegal\/toutes-les-actualites\/le-mystere-persistant-du-taux-dexpansion-de-lunivers","title":{"rendered":"Le myst\u00e8re persistant du taux d\u2019expansion de l\u2019Univers"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Senegal. <\/strong><\/span>Cela signifie que les galaxies s\u2019e\u0301loignent inexorablement les unes des autres. En physique, on peut mesurer ce taux d\u2019expansion en utilisant ce qu\u2019on appelle la constante de Hubble H0, nomme\u0301e en hommage a\u0300 l\u2019astronome ame\u0301ricain Edwin Hubble. Conventionnellement, cette constante vaut environ 70 km\/s\/Mpc (lire l\u2019encadre\u0301 ci-dessous).<\/p>\n

Ainsi, la valeur de la constante de Hubble signifie que les galaxies situe\u0301es a\u0300 une distance de 1 Mpc de la Terre s\u2019e\u0301loignent a\u0300 une vitesse de 70 km\/s. Celles situe\u0301es a\u0300 une distance de 2 Mpc de la Terre s\u2019e\u0301loignent a\u0300 une vitesse de 140 km\/s, etc. Plus les galaxies sont lointaines, plus elles s\u2019e\u0301loignent rapidement. Patrick L. Kelly, professeur adjoint a\u0300 l\u2019E\u0301cole de physique et d\u2019astronomie de l\u2019Institut d\u2019astrophysique du Minnesota (Etats-Unis), et son e\u0301quipe ont publie\u0301 dans les revues Science et The Astrophysical Journal, le 11 mai 2023, une me\u0301thode novatrice pour parvenir a\u0300 cette de\u0301couverte, se de\u0301marquant ainsi des approches traditionnellement utilise\u0301es par les astrophysiciens.<\/p>\n

Taux d\u2019expansion de l\u2019Univers : la communaute\u0301 scientifique divise\u0301e sur les me\u0301thodes<\/b><\/p>\n

Pour comprendre la porte\u0301e de ces nouveaux travaux, revenons quelques anne\u0301es en arrie\u0300re. Jusqu\u2019a\u0300 la fin des anne\u0301es 2010, deux me\u0301thodes ont e\u0301te\u0301 employe\u0301es pour estimer le taux d\u2019expansion de l\u2019Univers.<\/p>\n

L\u2019Univers est en expansion. Cela signifie que les galaxies s\u2019e\u0301loignent inexorablement les unes des autres. En physique, on peut mesurer ce taux d\u2019expansion en utilisant ce qu\u2019on appelle la constante de Hubble H0, nomme\u0301e en hommage a\u0300 l\u2019astronome ame\u0301ricain Edwin Hubble. Conventionnellement, cette constante vaut environ 70 km\/s\/Mpc (lire l\u2019encadre\u0301 ci-dessous).<\/p>\n

Ainsi, la valeur de la constante de Hubble signifie que les galaxies situe\u0301es a\u0300 une distance de 1 Mpc de la Terre s\u2019e\u0301loignent a\u0300 une vitesse de 70 km\/s. Celles situe\u0301es a\u0300 une distance de 2 Mpc de la Terre s\u2019e\u0301loignent a\u0300 une vitesse de 140 km\/s, etc. Plus les galaxies sont lointaines, plus elles s\u2019e\u0301loignent rapidement. Patrick L. Kelly, professeur adjoint a\u0300 l\u2019E\u0301cole de physique et d\u2019astronomie de l\u2019Institut d\u2019astrophysique du Minnesota (Etats-Unis), et son e\u0301quipe ont publie\u0301 dans les revues Science et The Astrophysical Journal, le 11 mai 2023, une me\u0301thode novatrice pour parvenir a\u0300 cette de\u0301couverte, se de\u0301marquant ainsi des approches traditionnellement utilise\u0301es par les astrophysiciens.<\/p>\n

Afin d\u2019e\u0301valuer les distances dans l\u2019Univers, on utilise l\u2019anne\u0301e-lumie\u0300re. En pratique, les astronomes ont recours au parsec (pc) qui est la contraction de \u201cparallaxe-seconde\u201d. Un parsec e\u0301quivaut a\u0300 3.262 anne\u0301es-lumie\u0300re. Un me\u0301gaparsec (Mpc) e\u0301quivaut donc a\u0300 1 million de parsecs, ce qui fait 3,262 millions d\u2019anne\u0301es-lumie\u0300re.<\/p>\n

Taux d\u2019expansion de l\u2019Univers : la communaute\u0301 scientifique divise\u0301e sur les me\u0301thodes<\/b><\/p>\n

Pour comprendre la porte\u0301e de ces nouveaux travaux, revenons quelques anne\u0301es en arrie\u0300re. Jusqu\u2019a\u0300 la fin des anne\u0301es 2010, deux me\u0301thodes ont e\u0301te\u0301 employe\u0301es pour estimer le taux d\u2019expansion de l\u2019Univers.<\/p>\n

La premie\u0300re me\u0301thode utilise ce que les astronomes appellent \u201cles chandelles standards\u201d. D\u2019abord, on calcule la vitesse d\u2019e\u0301loignement d\u2019une galaxie en utilisant le redshift (de\u0301calage vers le rouge) de son spectre (son e\u0301mission en fonction de sa longueur d\u2019onde). Puis, on mesure sa distance avec la Terre gra\u0302ce a\u0300 l\u2019e\u0301tude de supernov\u00e6 de type IA. Le choix de ce type de supernova vient du fait qu\u2019elles sont les plus lumineuses et communes des supernov\u00e6. Les chercheurs ont besoin de ces objets tre\u0300s lumineux (pouvant e\u0302tre observe\u0301s tre\u0300s loin) et extre\u0302mement uniformes. Le me\u0301canisme d\u2019explosion de ces e\u0301toiles implique que leurs luminosite\u0301s sont relativement universelles, ce qui permet de les utiliser pour mesurer la distance de leur galaxie ho\u0302te a\u0300 partir de leur magnitude apparente. C\u2019est cette proprie\u0301te\u0301 qui leur donne le statut de \u201cchandelles standards\u201d. C\u2019est la me\u0301thode utilise\u0301e en 2019 par l\u2019e\u0301quipe d\u2019Adam Riess, astrophysicien et cosmologiste ame\u0301ricain actuellement en poste au Space Telescope Science Institute aux Etats-Unis, en obtenant une valeur de H0 d\u2019environ 74 km\/s\/Mpc.<\/p>\n

Image de galaxies et de supernov\u00e6 de type IA du Sloan Digital Sky Survey (SDSS). Cre\u0301dits : NASA\/SDSS.<\/p>\n

La deuxie\u0300me me\u0301thode utilise le fond diffus cosmologique, rayonnement thermique re\u0301siduel provenant du Big Bang. On l\u2019appelle commune\u0301ment \u201cCMB\u201d, contraction de \u201ccosmic microwave background\u201d. Les chercheurs s\u2019appuient sur des programmes d\u2019observation des proprie\u0301te\u0301s statistiques de ce signal destine\u0301s a\u0300 estimer les parame\u0300tres du mode\u0300le \u039bCDM, un mode\u0300le du Big Bang permettant d\u2019expliquer l\u2019expansion de l\u2019Univers. Ils infe\u0300rent des densite\u0301s d\u2019e\u0301nergie des diffe\u0301rents constituants de l\u2019Univers (matie\u0300re noire, matie\u0300re baryonique, e\u0301nergie noire) puis utilisent la the\u0301orie de la relativite\u0301 d\u2019Albert Einstein pour de\u0301duire quel devrait e\u0302tre son taux d\u2019expansion. Les donne\u0301es provenant de satellites tels que Planck ont permis d\u2019obtenir des estimations pre\u0301cises de la constante avec une valeur de H0 de 67.3 km\/s\/mpc.<\/p>\n

Le rayonnement le plus ancien de l\u2019Univers, le fond diffus cosmologique. Cre\u0301dits : NASA\/ESA and the Planck Collaboration \u2013 D. Ducros.<\/p>\n

La conclusion est alors des plus surprenantes : on devrait s\u2019attendre a\u0300 ce qu\u2019une constante ait la me\u0302me valeur en utilisant diffe\u0301rentes me\u0301thodes, mais on constate le contraire ! Certains scientifiques remettent en question les hypothe\u0300ses et les me\u0301thodes utilise\u0301es, tandis que d\u2019autres cherchent a\u0300 affiner les mesures pour parvenir a\u0300 un consensus. Dans ce cadre, Patrick L. Kelly et son e\u0301quipe font partie des astrophysiciens qui, depuis 2010, innovent pour mesurer, avec des me\u0301thodes inde\u0301pendantes, cette constante de Hubble.<\/p>\n

Le retard gravitationnel de la lumie\u0300re : une troisie\u0300me me\u0301thode pour clore le de\u0301bat ?<\/b><\/p>\n

Une troisie\u0300me me\u0301thode, nomme\u0301e \u201cretard gravitationnel de la lumie\u0300re\u201d, utilise un effet de la relativite\u0301 ge\u0301ne\u0301rale qui explique que le temps d\u2019arriver d\u2019un signal se propageant dans l\u2019espace est affecte\u0301 par le champ gravitationnel dans lequel la lumie\u0300re se propage. L\u2019effet de lentille gravitationnelle permet aux astronomes d\u2019e\u0301tudier et d\u2019analyser plus en de\u0301tail ces signaux distants en amplifiant leur intensite\u0301. Celui-ci est proportionnel a\u0300 H0, ce qui nous permet de le mesurer.<\/p>\n

En 2019, Kenneth C. Wong, chercheur postdoctoral de projet pour l\u2019Observatoire astronomique national du Japon (NAOJ), et son e\u0301quipe ont utilise\u0301 des mesures de \u201ctime delay\u201d pour mesurer H0. Ils se sont appuye\u0301s sur des quasars lentille\u0301s, phe\u0301nome\u0300nes astrophysiques ou\u0300 la lumie\u0300re de ces derniers est de\u0301forme\u0301e par la gravite\u0301 d\u2019un objet massif situe\u0301 entre le quasar et l\u2019observateur. Ces objets massifs peuvent e\u0302tre des galaxies, des amas de galaxies ou d\u2019autres structures cosmiques. Gra\u0302ce a\u0300 cela, les chercheurs ont obtenu une valeur de H0 a\u0300 73,3 km\/s\/Mpc en accord avec l\u2019e\u0301quipe de Riess et en de\u0301saccord avec Planck. En premie\u0300re apparence, cette e\u0301tude confirmait inde\u0301pendamment les re\u0301sultats d\u2019Adam Riess et permettait donc de renforcer une le\u0301gitimite\u0301 plus importante a\u0300 cette me\u0301thode. Cependant, le de\u0301bat reste entier puisque selon d\u2019autres chercheurs, les incertitudes de la mesure de H0 de Kenneth C. Wong et son e\u0301quipe ont e\u0301te\u0301 largement sous-estime\u0301es.<\/p>\n

Graphique illustrant comment un quasar lointain (re\u0301gion extre\u0302mement brillante au centre de certaines galaxies) est alte\u0301re\u0301 par une galaxie de premier plan massive. C\u2019est ce qu\u2019on appelle \u201cl\u2019effet de lentille gravitationnelle\u201d. Cre\u0301dits : NASA\/ESA\/D. Player (STScI).<\/p>\n

Une me\u0301thode prometteuse<\/b><\/p>\n

En 2014, Patrick L. Kelly et son e\u0301quipe ont de\u0301couvert la supernova Refsdal, dans une galaxie spirale situe\u0301e dans la constellation du Lion. Sa particularite\u0301 re\u0301side dans le fait que sa lumie\u0300re subit un effet de lentille gravitationnelle extre\u0302mement puissant provoque\u0301 par la pre\u0301sence d\u2019un amas de galaxies a\u0300 proximite\u0301. Un phe\u0301nome\u0300ne tre\u0300s rare ! Comme dit pre\u0301ce\u0301demment, la lentille gravitationnelle a pour effet de faire de\u0301vier les rayons lumineux qui passent pre\u0300s d\u2019elle, de\u0301formant ainsi les images que rec\u0327oit un observateur place\u0301 sur la ligne de vise\u0301e.<\/p>\n

Repre\u0301sentation d\u2019une supernova tire\u0301e d\u2019une animation. Lors de son explosion, celle-ci atteint une magnitude absolue d\u2019environ -19.5, devenant aussi brillante que le c\u0153ur d\u2019une galaxie ! Cre\u0301dits : NASA\/JPL-Caltech.<\/p>\n

En plus de la de\u0301viation des rayons lumineux cause\u0301 par l\u2019effet de lentille gravitationnelle, les diffe\u0301rentes images de la supernova Refsdal apparaissent a\u0300 diffe\u0301rents temps, du\u0302 a\u0300 l\u2019effet de retard gravitationnel de la lumie\u0300re. Quatre images ont ainsi e\u0301te\u0301 observe\u0301es en 2014 et une autre, largement retarde\u0301e, en 2015, c\u2019est en mesurant pre\u0301cise\u0301ment ce retard que les chercheurs ont pu obtenir une mesure de H0. Ils reprennent ainsi cette technique sur une supernova lentille\u0301e et non des quasars lentille\u0301s comme l\u2019avait fait Kenneth C. Wong.<\/p>\n

Finalement, ils ont obtenu deux valeurs de H0 en fonction des suppositions faites dans l\u2019analyse. L\u2019une a\u0300 64.8 km\/s\/Mpc et l\u2019autre a\u0300 66.6 km\/s\/Mpc.<\/p>\n

Des re\u0301sultats qui ne mettent pas fin au myste\u0300re<\/b><\/p>\n

D\u2019apre\u0300s Thibaut Louis, chercheur du CNRS, travaillant au laboratoire de physique des 2 infinis Ire\u0300ne Joliot Curie (CNRS-Universite\u0301 Paris-Saclay), les re\u0301sultats de Patrick L. Kelly et son e\u0301quipe sont inte\u0301ressants, mais ne permettent pas d\u2019affirmer ou d\u2019infirmer de manie\u0300re inde\u0301pendante l\u2019une des me\u0301thodes avec les deux valeurs de H0 obtenus : \u201cles incertitudes sont trop grandes pour trancher, les re\u0301sultats sont a\u0300 la fois compatibles avec la mesure du CMB et celle de Riess\u201d. Au demeurant, la me\u0301thode reste inte\u0301ressante et \u201cpourrait e\u0302tre de\u0301terminante dans le futur, les mesures de \u201ctime delay\u201d offrant une alternative aux mesures type chandelle standard\u201d, conclut le chercheur.<\/p>\n

La valeur de H0 est une e\u0301nigme cruciale dans le domaine de la cosmologie, car elle fac\u0327onne notre perception de l\u2019e\u0301volution de l\u2019Univers. Si la valeur mesure\u0301e par l\u2019e\u0301quipe d\u2019Adam Riess se re\u0301ve\u0301lait authentique, nos conceptions de l\u2019Univers seraient bouleverse\u0301es, exigeant une refonte comple\u0300te de nos mode\u0300les existants.<\/p>\n

Pour plus d’informations et d’analyses sur la Senegal<\/a>, suivez Africa-Press<\/a><\/strong><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Africa-Press – Senegal. Cela signifie que les galaxies s\u2019e\u0301loignent inexorablement les unes des autres. En physique, on peut mesurer ce taux d\u2019expansion en utilisant ce qu\u2019on appelle la constante de Hubble H0, nomme\u0301e en hommage a\u0300 l\u2019astronome ame\u0301ricain Edwin Hubble. Conventionnellement, cette constante vaut environ 70 km\/s\/Mpc (lire l\u2019encadre\u0301 ci-dessous). 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