Le télescope James-Webb confirme un mystère perturbant sur l'expansion de l'univers

Le télescope spatial James-Webb, en collaboration avec son prédécesseur Hubble, a récemment confirmé en début d'année 2024 une des énigmes les plus troublantes de la physique : l'univers semble s'élargir à des vitesses différentes selon les observations. Cette découverte, connue sous le nom de « tension de Hubble », remet en question notre compréhension actuelle de la cosmologie et pourrait même révolutionner la science telle que nous la connaissons.

Confirmation d'une énigme cosmologique

Historiquement, le télescope Hubble avait déjà observé cette anomalieanomalie en 2019, suggérant une disparité dans les mesures de l'expansion de l'univers. Toutefois, c'est avec l'arrivée du télescope James-Webb que les mesures sont devenues assez précises pour confirmer définitivement cette tension. Une étude conjointe des deux télescopes a permis de dissiper toute incertitude relative à une éventuelle erreur de mesure. Le résultat, publié le 6 février dans la revue Astrophysical Journal Letters, suggère que notre modèle actuel de l'univers pourrait nécessiter une révision substantielle.

Adam Riess, professeur de physique et d'astronomie à l'Université Johns Hopkins et lauréat du prix Nobel de physique en 2011 pour sa découverte de l'énergie noireénergie noire, explique : « Avec les erreurs de mesure écartées, ce qui reste est la possibilité réelle et excitante que nous ayons mal compris l'univers ».

 Le télescope James-Webb serait en mesure de prouver que nous avons peut-être tout faux sur l'Univers. © Mark Garlick, Science Photo Library

Deux méthodes, deux mesures différentes

La constante de Hubbleconstante de Hubble, qui décrit le taux d'expansion de l'univers, peut être calculée de deux manières. La première méthode examine les fluctuations du fond diffus cosmologiquefond diffus cosmologique, le reliquat lumineux de l'univers peu après le Big BangBig Bang, capturé par le satellite Plancksatellite Planck entre 2009 et 2013. Cette approche a suggéré une valeur de la constante d'Hubble d'environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc).

La seconde méthode, qui utilise des étoiles variablesétoiles variables CéphéidesCéphéides pour établir une échelle de distance cosmique, a produit des résultats différents. Les Céphéides, dont la luminositéluminosité et la fréquencefréquence de pulsation varient en fonction de leur taille, permettent aux astronomesastronomes de mesurer leur luminosité absolue et, par comparaison avec leur luminosité observée, de déterminer leur distance. Selon les mesures de Riess et de son équipe, cette méthode indique un taux d'expansion d'environ 74 km/s/Mpc, nettement supérieur à celui dérivé des observations du fond diffus cosmologique.

Une crise en cosmologie

Cette divergence entre les deux méthodes de calcul a conduit à ce que David GrossDavid Gross, un autre lauréat du prix Nobel, a qualifié de « crise » lors d'une conférence en 2019 au Kavli Institute for Theoretical Physics en Californie. L'incapacité à concilier ces deux valeurs suggère que nos théories actuelles sur l'univers, y compris peut-être notre compréhension de l'énergie noire et de la matière sombrematière sombre, pourraient être incomplètes ou inexactes.

En 2023, pour approfondir ces mesures, Riess et ses collègues ont observé 1 000 étoiles Céphéides supplémentaires dans cinq galaxiesgalaxies situées jusqu'à 130 millions d'années-lumièreannées-lumière de la Terre. En comparant leurs données avec celles obtenues par Hubble, les astronomes ont confirmé la fiabilité de leurs mesures précédentes de la constante de Hubble, écartant ainsi l'erreur de mesure comme cause de la tension observée.

Implications et perspectives futures

La confirmation de la tension de Hubble par le télescope James-Webb et Hubble soulève des questions fondamentales sur notre compréhension de l'Univers. La recherche continue est essentielle pour explorer les implications de ces découvertes et pour tester de nouvelles théories qui pourraient expliquer ces divergences.

Les résultats obtenus grâce à la collaboration entre le JWST et Hubble montrent que, loin de résoudre les mystères de l'Univers, chaque nouvelle découverte scientifique semble ouvrir un peu plus la porteporte à l'inconnu. Cette situation souligne non seulement l'importance de la poursuite de l'investigation scientifique, mais aussi le potentiel excitant de découvrir des aspects jusqu'alors inexplorés de notre cosmos.

Bref ! L'Univers continue de nous surprendre et de défier les limites de notre savoir. La tension de Hubble demeure un rappel humble de notre compréhension toujours partielle de l'univers, incitant ainsi la communauté scientifique mondiale à repenser, à questionner et, éventuellement, à redéfinir la cosmologie telle que nous la connaissons.