Jamais une mesure de l'expansion cosmique n'avait atteint une telle précision. Elle révèle que l'Univers s'étend plus vite que ce que le modèle standard de la cosmologie ne le prédit, aggravant la fameuse tension de Hubble. Ce constat laisse penser qu'un ingrédient manque à notre compréhension actuelle du cosmos.
Les chercheurs utilisent traditionnellement deux méthodes très différentes pour déterminer le taux d'expansion de l'Univers. L'une se concentre sur les objets relativement proches en mesurant notre distance à certaines autres étoiles et galaxies. L'autre remonte à l'Univers primordial, en utilisant le fond diffus cosmologique pour estimer ce que le taux d'expansion devrait être aujourd'hui selon le modèle standard de la cosmologie.
Interprétation artistique de l'échelle des distances cosmiques — une succession de méthodes qui se chevauchent pour mesurer les distances dans l'Univers, où chaque barreau de l'échelle fournit des informations pour déterminer les distances au barreau suivant.
Crédit: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/J. Pollard Traitement d'image: D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab) En principe, les deux approches devraient s'accorder. Dans la pratique, ce n'est pas le cas. Les observations de l'Univers local indiquent systématiquement un taux d'expansion plus rapide — autour de 73 kilomètres par seconde par mégaparsec — alors que les estimations basées sur l'Univers primordial donnent des valeurs plus faibles, proches de 67 ou 68.
Pour affiner la mesure, des astronomes ont combiné des décennies d'observations dans un système unique et coordonné. Cet effort, mené par la collaboration H0 Distance Network (H0DN), a produit la mesure directe la plus précise du taux d'expansion local. Dans un article publié le 10 avril dans
Astronomy & Astrophysics, l'équipe rapporte une constante de Hubble de 73,50 ± 0,81 kilomètres par seconde par mégaparsec, atteignant une précision d'un peu plus de 1 %. Ce résultat n'est pas qu'une nouvelle valeur, c'est un cadre construit par la communauté qui rassemble des décennies de mesures de distances indépendantes, de manière transparente et accessible.
Au lieu de s'appuyer sur une seule technique, l'équipe a créé un "réseau de distances" qui relie plusieurs méthodes indépendantes de mesure des distances cosmiques. Ces méthodes incluent les étoiles variables céphéides, les étoiles géantes rouges de luminosité connue, les supernovae de type Ia et certains types de galaxies. Ce réseau permet aux scientifiques de vérifier les résultats de multiples façons.
De son coté, le taux d'expansion mesuré le plus lent dépend du modèle standard de la cosmologie, qui décrit comment l'Univers a évolué depuis le Big Bang. Si ce modèle est incomplet — par exemple s'il ne capture pas entièrement le comportement de l'énergie noire, des particules inconnues, ou d'éventuelles modifications de la gravité — ses prédictions pour le taux d'expansion actuel pourraient être inexactes.
Cela pourrait donc indiquer que la tension de Hubble est une preuve que notre modèle actuel de l'Univers manque d'un élément important.