Les physiciens sont secoués existentiellement
La grande image : Les astronomes ont observé quelque chose d'inhabituel dans les données recueillies par le télescope spatial Hubble : l'univers semble s'étendre plus rapidement aujourd'hui qu'il ne l'était il y a des milliards d'années, peu après le Big Bang. Cette divergence, connue sous le nom de « tension de Hubble », est devenue un défi déroutant pour les scientifiques.
Aujourd'hui, au grand désarroi des chercheurs, une nouvelle étude conçue pour revérifier le taux calculé d'expansion de l'univers – visant à déterminer si les lectures initiales étaient erronées ou non – a confirmé que les mesures sont effectivement exactes.
Cette fois, les scientifiques ont analysé de nouvelles données du télescope spatial James Webb, qui correspondent parfaitement aux conclusions de Hubble concernant l'écart de taux d'expansion. Publiée dans The Astrophysical Journal, l'étude a utilisé des observations de galaxies lointaines et de supernovae pour calculer indépendamment le taux d'expansion de l'univers moderne à l'aide de trois méthodes distinctes.
Comme Hubble, les données de Webb indiquent un taux d'expansion d'environ 73 kilomètres par seconde par mégaparsec. Pour référence, un mégaparsec s’étend sur plus de trois millions d’années-lumière – une distance vraiment stupéfiante.
En revanche, les modèles théoriques basés sur le fond diffus cosmologique prédisent un taux d’expansion plus proche de 67 à 68 km/s/mégaparsec. Même si la différence d’environ cinq km/s peut paraître minime, elle est alarmante et statistiquement significative dans le domaine de la cosmologie.
« Cet écart suggère que notre compréhension de l'univers pourrait être incomplète », a déclaré le lauréat du prix Nobel Adam Riess, qui a dirigé les nouvelles recherches. « Avec deux télescopes phares de la NASA qui se confirment mutuellement leurs découvertes, nous devons prendre ce problème très au sérieux. »
Selon le modèle standard, cet écart pourrait être attribué à une force mystérieuse appelée « énergie noire », qui représente environ 70 % de l’univers et qui serait à l’origine de son expansion accélérée. Cependant, l’énergie noire reste l’un des plus grands mystères non résolus de la physique, ce qui signifie que démêler ce phénomène ne sera pas une tâche facile.
Les nouvelles données Webb ont atteint une précision remarquable dans la mesure du taux d'expansion, avec des incertitudes inférieures à deux pour cent. Ce niveau de précision rend très improbable que les deux principaux télescopes spatiaux de l'humanité – Hubble et Webb – aient commis des erreurs identiques depuis plus d'une décennie. Au lieu de cela, ces résultats suggèrent le potentiel de découvertes révolutionnaires sur la physique fondamentale qui façonne notre univers.
« Une explication possible de la tension de Hubble serait s'il manquait quelque chose dans notre compréhension de l'univers primitif, comme un nouveau composant de la matière – l'énergie sombre primitive – qui aurait donné à l'univers un coup de pouce inattendu après le big bang », suggère Johns. Marc Kamionkowski, théoricien de Hopkins.
D'autres hypothèses incluent des particules exotiques, des constantes fondamentales changeantes, des champs magnétiques primordiaux ou même une compréhension révisée de la matière noire.
Même si la tension de Hubble n’affecte pas directement la vie sur Terre, elle constitue un casse-tête vital pour les scientifiques cherchant à cartographier l’évolution de l’univers et à déterminer son destin ultime. Heureusement, des équipes de chercheurs et nos télescopes spatiaux phares travaillent activement pour trouver des réponses.