Le télescope James-Webb fait une découverte qui pourrait aider à comprendre l’expansion de l’Univers

Le télescope spatial James-Webb (JWST) continue de repousser les limites de nos connaissances sur l’Univers. En observant une ancienne supernova, il a révélé des indices troublants concernant un problème déjà bien connu des scientifiques : la « tension de Hubble ». Cette découverte renforce l’idée que notre compréhension actuelle du cosmos pourrait être incomplète. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans la revue The Astrophysical Journal.

La tension de Hubble

La « tension de Hubble » fait référence à une divergence entre deux méthodes de calcul du taux d’expansion de l’Univers, connu sous le nom de constante de Hubble. Cette constante est une mesure pour comprendre l’évolution du cosmos. D’un côté, les astronomes qui mesurent l’expansion de l’Univers primitif, en se basant sur le fond diffus cosmologique (la première lumière émise après le Big Bang), estiment que le taux d’expansion est d’environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc). 

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Ce chiffre est cohérent avec le modèle standard de la cosmologie, qui stipule que l’Univers s’étend à un rythme régulier sous l’effet de l’énergie noire, une force mystérieuse responsable de l’accélération de cette expansion. De l’autre côté, les mesures effectuées plus près de nous, notamment en utilisant des étoiles variables appelées céphéides, fournissent un taux d’expansion bien plus élevé de 73,2 km/s/Mpc. 

Bien que la différence puisse paraître faible, elle est suffisante pour remettre en question notre compréhension actuelle de l’Univers et de ses forces fondamentales. Cette divergence, connue sous le nom de tension de Hubble, représente une énigme cosmologique majeure que les scientifiques peinent à résoudre depuis des années.

La découverte troublante du télescope James-Webb

Le télescope James-Webb a été orienté vers l’amas de galaxies PLCK G165.7+67.0, ou G16, situé à 3,6 milliards d’années-lumière. Les chercheurs ont observé trois sources lumineuses distinctes émanant d’une supernova de type Ia, dont la lumière a été amplifiée et courbée par la galaxie située devant elle. Ces supernovas de type Ia se produisent lorsque la matière d’une étoile est absorbée par une naine blanche, provoquant une explosion thermonucléaire. Les astronomes utilisent ces événements comme des « bougies standard », car ils émettent une lumière de luminosité constante.

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Dans cette étude, la lumière de la supernova située à 10,2 milliards d’années-lumière a été déformée par un phénomène connu sous le nom d’effet de lentille gravitationnelle. Ce phénomène se produit lorsqu’une masse massive, comme un amas de galaxies, courbe et amplifie la lumière des objets situés derrière elle. Grâce à cette lentille gravitationnelle, le JWST a pu observer la lumière de la supernova se rejouer à trois reprises.

Les chercheurs ont combiné ces observations avec des mesures de la distance de la supernova et les ont introduites dans des modèles de lentille gravitationnelle. Résultat : une nouvelle estimation de la constante de Hubble à 75,4 km/s/Mpc. Ce chiffre, légèrement supérieur aux précédentes mesures locales, renforce l’idée que le modèle standard pourrait être incomplet.

Une remise en cause du modèle cosmologique

Les résultats obtenus par l’équipe de chercheurs confirment que la tension de Hubble persiste et, pire encore, semble s’aggraver. Selon Brenda Frye, coauteure de l’étude et professeure associée d’astronomie à l’université de l’Arizona, « les résultats obtenus par l’équipe ont un impact considérable : la valeur de la constante de Hubble est cohérente avec d’autres mesures dans l’Univers local et est quelque peu en tension avec les valeurs obtenues lorsque l’Univers était jeune ».

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D’autres équipes de recherche poursuivent leurs propres enquêtes sur cette énigme, utilisant des techniques similaires pour observer des supernovas et d’autres phénomènes dans l’Univers lointain. En parallèle, le JWST et d’autres télescopes continuent d’offrir de nouvelles données qui pourraient un jour percer ce mystère.

Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.