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Le télescope spatial James Webb vient de mesurer le taux d’expansion de l’univers. Les astronomes sont confus. Alerte scientifique

Le télescope spatial James Webb a mesuré le taux d’expansion de l’univers, et les résultats ne sont pas une bonne nouvelle pour la plus grande crise de la cosmologie.

Ce résultat est cohérent avec les mesures effectuées par le télescope spatial Hubble. Cela signifie qu’il n’y a rien de mal avec les données de Hubble et que nous sommes toujours dans une impasse.

Il existe toujours des désaccords entre les différentes méthodes de mesure connues sous le nom de tenseur de Hubble. Nous devrons donc recourir à une autre méthode pour déterminer la vitesse à laquelle l’univers se développe.

L’univers qui nous entoure peut sembler stationnaire, inchangé, mais tout ce que nous voyons s’éloigne à une vitesse énorme connue sous le nom de constante de Hubble, ou H0. On ne sait pas exactement quelle est la vitesse de H0, car différentes façons de le mesurer donnent des résultats différents.

Une solution consiste à examiner les traces de l’univers primitif, telles que la lumière résiduelle dans le fond cosmique des micro-ondes ou les ondes sonores figées dans le temps.

Une autre façon consiste à mesurer les distances par rapport aux objets dont la luminosité intrinsèque est connue, comme les supernovae de type Ia, ou Étoiles variables céphéidesdont la lumière fluctue régulièrement, ce qui est lié à sa luminosité intrinsèque.

Mesures de distance variables des céphéides prises par Hubble (gris) et JWST (rouge). (NASA, Agence spatiale européenne, Agence spatiale canadienne, c. Kang/STScI ; Sciences : A. Rés/STScI)

La première méthode tend à renvoyer un taux d’expansion d’environ 67 kilomètres par seconde par million de parsecs. La seconde, environ 73 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cet écart entre les deux est connu sous le nom de tension de Hubble.

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Ces mesures ont été effectuées à plusieurs reprises, réduisant considérablement les risques d’erreur dans chacune des estimations. Cependant, il reste la possibilité qu’il y ait quelque chose de trompeur dans au moins certaines des données – d’autant plus que certaines des meilleures données dont nous disposons sur les variables des Céphéides proviennent d’une seule source, le télescope spatial Hubble.

« [Cepheid variables] Il s’agit de l’instrument de référence pour mesurer les distances entre les galaxies situées à 100 millions d’années-lumière ou plus, et constitue une étape cruciale dans la détermination de la constante de Hubble. « Malheureusement, les étoiles des galaxies sont regroupées dans une petite zone de notre point de vue éloigné, nous manquons donc souvent de résolution pour les séparer de leurs voisines en visibilité directe. » L’astrophysicien Adam Ries explique Institut scientifique du télescope spatial (STScI) et Université Johns Hopkins.

« La principale justification de la construction du télescope spatial Hubble était de résoudre ce problème… Hubble a une meilleure résolution en longueur d’onde visible que n’importe quel télescope au sol car il se situe au-dessus des effets nébuleux de l’atmosphère terrestre. En conséquence, il peut identifier des céphéides individuelles. variables dans des galaxies situées à plus de cent kilomètres. » millions d’années-lumière et mesurant l’intervalle de temps pendant lequel sa luminosité change. »

Afin de couper toute lumière bloquant la poussière à proximité de la lumière Ces observations doivent être faites dans le proche infrarouge, une partie du spectre électromagnétique dans laquelle Hubble n’est pas particulièrement fort. Cela signifie qu’il existe encore une certaine incertitude quant aux données qu’il a obtenues.

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Le télescope spatial James Webb, quant à lui, est un puissant télescope infrarouge et les données qu’il collecte ne sont pas soumises aux mêmes limitations.

Un diagramme montrant la différence entre les observations de Hubble et de JWST, et comment leur combinaison donne un résultat plus fiable. (NASA, Agence spatiale européenne, v. Kang/STScI ; Sciences : A. Rés/STScI)

Reiss et son équipe ont d’abord transformé le télescope spatial James Webb en une galaxie de distance connue, afin de calibrer le télescope pour un éclairage variable des Céphéides. Puis ils ont remarqué des Céphéides dans d’autres galaxies. Au total, le télescope spatial James Webb a collecté des observations de 320 étoiles céphéides, réduisant considérablement le bruit présent dans les observations de Hubble.

Bien que les données de Hubble soient très bruyantesCependant, les données de distance étaient toujours cohérentes avec les observations du télescope spatial James Webb. Cela signifie que nous ne pouvons pas exclure les calculs H0 basés sur les données de Hubble ; La vitesse actuelle est actuellement de 73 kilomètres par seconde par mégaparsec, et l’erreur humaine – du moins dans ce cas – ne peut pas expliquer la gigue de Hubble.

On ne connaît toujours pas la cause de la tension. L’une des principales forces candidates est l’énergie noire, une force mystérieuse et peu connue mais apparemment fondamentale. Appliquer une pression négative Cela accélère l’expansion de l’univers. Avec les nouvelles mesures du télescope spatial James Webb, nous sommes peut-être un peu plus proches de la réponse.

« Avec Webb confirmant les mesures de Hubble, les mesures de Webb fournissent la preuve la plus solide à ce jour que les erreurs systématiques dans la photométrie des Céphéides de Hubble ne jouent pas un rôle significatif dans la gigue actuelle de Hubble. » dit Reese.

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« En conséquence, les possibilités les plus intéressantes restent sur la table et l’ambiguïté de la tension s’approfondit. »

Les résultats ont été acceptés dans Journal d’astrophysiqueet est disponible sur arXiv.

Delphine Perrault

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