Les récentes observations du télescope spatial James Webb (JWST) ont fourni de nouvelles perspectives sur le taux d'expansion de l'univers, confirmant des mesures antérieures indiquant des fluctuations au cours de son histoire.
Publiés dans The Astrophysical Journal, ces résultats s'alignent étroitement avec les données du télescope spatial Hubble, marquant une avancée significative dans la résolution d'un puzzle cosmique de longue date qui défie même les modèles cosmologiques les plus avancés.
Le professeur Adam Riess de l'Université Johns Hopkins a déclaré : "La différence entre le taux d'expansion observé et les prédictions du modèle standard suggère que notre compréhension de l'univers peut être incomplète. Avec les deux télescopes phares de la NASA confirmant les résultats de chacun, nous devons prendre au sérieux la question de la tension de Hubble ; cela représente à la fois un défi et une opportunité remarquable d'en apprendre davantage sur notre univers."
Riess, lauréat du prix Nobel reconnu en 2011 pour son rôle dans la découverte de l'accélération de l'expansion de l'univers, a collaboré avec ses collègues lauréats du prix Nobel, les professeurs Saul Perlmutter et Brian Schmidt. Leur travail a révélé que cette accélération est entraînée par une force mystérieuse connue sous le nom d'énergie noire, qui imprègne les vastes espaces entre les étoiles et les galaxies.
En utilisant le plus grand ensemble de données du JWST collecté au cours de ses deux premières années d'opération, Riess et son équipe ont réévalué les mesures de Hubble sur le taux d'expansion de l'univers, connu sous le nom de constante de Hubble.
Employant trois méthodes indépendantes pour mesurer les distances aux galaxies abritant des supernovae, les chercheurs ont découvert que la constante de Hubble reste énigmatique. Les observations actuelles donnent des valeurs significativement plus élevées que celles prédites par le modèle cosmologique standard, qui repose sur la relativité générale d'Einstein pour décrire la gravité à des échelles cosmiques.
Le modèle standard prédit une constante de Hubble d'environ 41,6-42,3 miles par seconde par mégaparsec, tandis que les observations basées sur des télescopes produisent systématiquement des valeurs comprises entre 43,5 et 47,2 miles par seconde par mégaparsec. Cette divergence d'environ 3-3,7 miles par seconde par mégaparsec a intrigué les cosmologistes pendant plus d'une décennie.
La nouvelle étude a utilisé un sous-ensemble des observations de galaxies de Hubble, avec NGC 4258, située à 15 millions d'années-lumière de la Terre, servant de point de référence.
Malgré un ensemble de données plus petit, l'équipe a atteint une précision remarquable. En plus d'analyser des étoiles variables de type Céphéides—dont les cycles de luminosité prévisibles en font des repères cosmiques fiables—les chercheurs ont inclus des mesures d'étoiles riches en carbone et des géantes rouges les plus brillantes de la même galaxie.
Dans l'ensemble des galaxies observées par le JWST et des supernovae qui les accompagnent, l'équipe a calculé une constante de Hubble de 45,1 miles par seconde par mégaparsec, s'alignant étroitement avec la mesure de Hubble de 45,2 miles par seconde par mégaparsec pour les mêmes galaxies.
Bien que la constante de Hubble n'ait pas d'influence directe sur le système solaire, la Terre ou la vie quotidienne, elle offre des perspectives cruciales sur l'évolution de l'univers à grande échelle. Les scientifiques s'appuient sur cette valeur pour cartographier le cosmos et approfondir leur compréhension de son développement au cours des 13 à 14 milliards d'années écoulées depuis le Big Bang.
Les découvertes du professeur Riess pourraient offrir de nouvelles perspectives sur d'autres divergences entre les modèles cosmologiques standards et les observations actuelles, notamment en ce qui concerne la nature de la matière noire et de l'énergie noire—des composants mystérieux censés constituer environ 96 % de la composition de l'univers. Ces forces insaisissables sont probablement responsables de l'accélération de l'expansion observée depuis les premiers instants de l'univers après le Big Bang.
Cette étude rappelle que même avec une technologie de pointe et des découvertes révolutionnaires, l'univers continue de garder ses secrets les plus profonds. Cependant, avec des outils comme le JWST et Hubble travaillant en tandem, l'humanité se rapproche de la révélation des mystères cosmiques.