L'astrophysique fait face à un paradoxe: plusieurs mesures indépendantes de la vitesse à laquelle le cosmos grandit ne concordent pas. Ce désaccord, connu sous le nom de tension de Hubble, fragilise les fondements mêmes de la cosmologie moderne.
Pour calculer la constante de Hubble, les scientifiques utilisent principalement deux approches. D'un côté, l'analyse du fond diffus cosmologique, qui est la lumière résiduelle du Big Bang, fournit une valeur d'environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec. D'un autre côté, une méthode plus directe, s'appuyant sur des supernovae servant de repères de distance, indique environ 73 km/s/Mpc. Bien que cette écart semble faible, il est statistiquement significatif et laisse penser que notre cadre théorique standard pourrait être incomplet.
Pour tenter de réconcilier ces mesures, une piste intéressante émerge: celle des champs magnétiques primordiaux. Ces champs, qui pourraient s'être formés juste après le Big Bang, auraient pu influencer la transition de l'Univers vers un état transparent, affectant en voie de conséquence les signaux cosmiques que nous observons. Leur existence modifierait légèrement l'instant où la lumière a commencé à voyager librement, changeant ainsi l'interprétation des données, ce qui pourrait faire converger les deux mesures de l'expansion.
Un travail récent, paru dans
Nature Astronomy, a employé des simulations en trois dimensions pour modéliser l'effet de ces champs magnétiques sur la formation de l'atome d'hydrogène, nécessaire pour rendre l'Univers transparent. Grâce à ces simulations, les chercheurs peuvent prédire comment le fond diffus cosmologique observé en serait altéré.
La comparaison de ces prédictions avec les observations réelles permet de tester la solidité de cette hypothèse et son influence potentielle sur la tension de Hubble. Les résultats obtenus montrent effectivement que la présence de champs magnétiques primordiaux pourrait contribuer à expliquer la tension de Hubble. Les intensités de champs compatibles sont de l'ordre de cinq à dix pico-Gauss.
Une carte du fond diffus cosmologique.
Crédit: ESA et la collaboration Planck.
Si elle était avérée, l'existence de ces champs magnétiques donnerait une information supplémentaire sur les processus physiques qui régnaient dans le cosmos naissant. Des observations futures, menées avec des instruments plus précis, permettront de tester par l'observation cette théorie. Cette découverte ouvrirait alors une nouvelle fenêtre sur les événements des premiers instants, potentiellement liés au Big Bang lui-même.