Pourquoi le calcul des distances dans l’Univers est-il crucial dans l’étude de son expansion ?

L’étude de l’expansion de l’Univers est un sujet qui continue de captiver les scientifiques du monde entier. Cependant, face à un sujet aussi vaste et encore très mystérieux, les repères sont déterminants pour mieux comprendre le sujet et surtout avoir des informations les plus précises possibles.

La cosmologie est une branche de l’astrophysique qui étudie l’origine, la nature, la structure et l’évolution de l’Univers. Dans les années 1920, la découverte d’Edwin Hubble des nébuleuses avait posé la base des recherches modernes. Si, à ses débuts, la cosmologie se limitait au Système solaire, les astronomes s’intéressent désormais aux galaxies. Le principe de l’expansion de l’Univers y tient une grande place car il conduit à la recherche de la distance.

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La recherche de la distance permet entre autres de déterminer l’âge de l’Univers, du moins la zone accessible à l’observation. La découverte de l’expansion de l’Univers indique que les galaxies sont éloignées les unes des autres. De ce principe découle le paramètre de Hubble qui dévoile la durée qu’il a fallu à l’Univers observable pour atteindre sa taille actuelle.

Notons que ce paramètre de Hubble varie en fonction du temps. La valeur actuelle n’est donc pas celle disponible à l’instant T. Cela indique en d’autres termes que l’Univers observable est toujours en évolution d’où la nécessité de mesurer avec précision les distances entre les objets célestes. Cette tâche ardue revient aux cosmologistes qui se basent sur le principe de l’expansion de l’Univers.

La chandelle standard pour déterminer les distances

Les objets célestes vus de la Terre ont une faible lueur, c’est ce qu’on appelle l’éclat apparent. Il est possible qu’ils se trouvent très loin avec une luminosité très forte. Il est également probable que l’objet céleste en question ait vraiment une faible lueur. Ce problème de l’éclat apparent a conduit les astronautes à trouver une solution pour déterminer la distance exacte.

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Les observations de l’Univers ont permis de connaitre la véritable luminosité de certains objets célestes. Ce paramètre permet de calculer leur distance réelle à partir de l’éclat apparent, c’est ce qu’on appelle la chandelle standard.

Les chandelles standards les plus proches de l’Univers observable sont les étoiles. Leurs explosions ou les supernovæ créent de brillantes lumières. L’étude de leurs couleurs indique la luminosité observée. Il est possible de calculer la distance en comparant la luminosité connue (véritable luminosité) des étoiles à la luminosité observée. 

Un modèle théorique remis en doute

L’observation d’un type de supernova (SNIa) en 1998 avait cependant remis en question les chandelles standards que sont les étoiles. Les physiciens avaient en effet découvert que l’expansion de l’Univers s’accélérait. Cela veut dire que les objets célestes avaient des distances plus grandes que celles prévues. Le mystère reste donc entier concernant la force qui provoque l’accélération de l’expansion de l’Univers. Jusqu’à présent, elle est appelée énergie noire. Ce paramètre conduit donc les astronautes à trouver d’autres indicateurs de distances.

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