Comment l'Univers peut-il s'étendre à deux rythmes distincts ? Cette énigme, nommée tension de Hubble, trouble les astronomes depuis plusieurs années.
L'origine de cette tension réside dans l'écart entre deux méthodes de calcul. La première, fondée sur l'observation d'explosions d'étoiles dans l'Univers relativement proche, fournit une certaine valeur pour le taux d'expansion. La seconde, s'appuyant sur l'analyse du cosmos ancien via le fond diffus cosmologique, en donne une autre, sensiblement plus basse. Cette différence persistante laisse entendre qu'un élément pourrait manquer à notre récit de l'évolution cosmique.
Une illustration montrant l'émission d'ondes gravitationnelles lors de la collision de trous noirs.
Crédit: Deborah Ferguson, Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Pablo Laguna, Georgia Tech, MAYA Collaboration Une équipe de chercheurs avance aujourd'hui une piste nouvelle: l'utilisation des ondes gravitationnelles. Ces oscillations de l'espace-temps, prédites par Einstein et confirmées expérimentalement en 2015, naissent de collisions d'objets très massifs comme des trous noirs. Elles pourraient permettre une nouvelle mesure indépendante du taux d'expansion.
Cette approche, baptisée "sirène stochastique", s'intéresse au fond continu d'ondes gravitationnelles, un brouhaha cosmique issu de la superposition de toutes les fusions de trous noirs survenues dans l'histoire de l'Univers. L'examen de ce signal permet d'estimer la densité de ces événements et, par là même, de dériver une valeur pour la constante de Hubble.
Pour l'instant, les détecteurs actuels comme LIGO et Virgo manquent encore de sensibilité pour isoler clairement ce fond. Cependant, des analyses préliminaires des données semblent indiquer des valeurs en accord avec le rythme d'expansion le plus rapide. Cette tendance motive le développement d'instruments de troisième génération, bien plus performants.
Ainsi, dans les prochaines années, cette méthode pourrait livrer une mesure robuste et contribuer à départager les deux camps de la tension de Hubble. Même si un des camps prend le dessus par "deux voies contre une", Il restera toutefois encore à comprendre pourquoi l'autre diverge dans ses mesures.
Ces travaux, publiés dans la revue
Physical Review Letters, représentent donc une avancée encourageante pour le domaine de la cosmologie.