Le télescope James-Webb confirme que l’origine de l’expansion de l’Univers reste un mystère

Depuis des décennies, les astronomes s’efforcent de comprendre pourquoi l’Univers s’étend à une vitesse qui défie les modèles classiques de la physique. Le télescope spatial James-Webb (JWST) a récemment ajouté une couche à ce mystère en confirmant des anomalies dans la vitesse d’expansion cosmique à différentes époques de l’histoire de l’Univers. Ce phénomène, connu sous le nom de « tension de Hubble », continue de diviser la communauté scientifique et pourrait nécessiter une refonte complète de nos théories physiques actuelles.

La tension de Hubble

La tension de Hubble fait référence à un désaccord persistant entre deux méthodes principales de mesure de la vitesse d’expansion de l’Univers, également connu sous le nom de constante de Hubble. La première méthode repose sur l’observation du fond diffus cosmologique, une sorte d’« écho lumineux » datant de seulement 380 000 ans après le Big Bang. En 2013, les données recueillies par le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne ont permis de déduire une valeur de 67 km/s/Mpc pour cette constante, en accord avec les modèles théoriques.

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La seconde méthode s’appuie sur des étoiles variables céphéides, situées plus près de nous, dans l’Univers plus récent. Ces étoiles, en fin de vie, clignotent à des rythmes prévisibles en fonction de leur luminosité, permettant de mesurer les distances à l’intérieur de l’Univers. Grâce à cette méthode et en utilisant les supernovae de type Ia comme référence, les astronomes ont estimé une constante de Hubble d’environ 73 km/s/Mpc, soit bien plus élevée que celle déterminée par la méthode du fond diffus cosmologique.

Les chercheurs ont proposé diverses explications pour ce désaccord, cherchant notamment des erreurs dans les mesures. En parallèle, Riess et son équipe ont approfondi cette « tension », en obtenant des résultats toujours plus précis.

Le rôle du télescope James-Webb

Les dernières données récoltées par le télescope James-Webb, issues de ses deux premières années d’observations, confirment cette énigme. Bien qu’une nouvelle théorie sur l’origine de ce phénomène ne soit pas encore claire, les chercheurs, dans une étude publiée dans The Astrophysical Journal, soulignent que la tension persiste.

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En 2023 et 2024, les observations du JWST ont confirmé l’anomalie, révélant que la différence entre les deux méthodes de mesure n’était pas due à un défaut technique. En analysant un tiers de l’échantillon de l’étude Hubble de 2019, les chercheurs ont utilisé le JWST pour mesurer les distances des céphéides avec une précision de 2 %, contre une marge d’erreur de 8 à 9 % pour le télescope Hubble.

Cette analyse a donné une valeur de 72,6 km/s/Mpc, qui se rapproche de celle mesurée par Hubble. Le professeur Adam Riess, lauréat du prix Nobel et auteur principal de l’étude, a déclaré que ces nouvelles données renforcent l’idée que cette tension reflète une propriété fondamentale de l’Univers, et non une erreur de mesure. « Plus nous travaillons sur ce problème, plus il semble qu’il s’agisse d’une caractéristique intrinsèque du cosmos », a-t-il affirmé.

Des hypothèses audacieuses pour expliquer l’inexplicable

Face à ce désaccord persistant, les scientifiques explorent diverses hypothèses. Une possibilité serait l’existence d’une forme d’énergie noire « primitive » qui aurait accéléré l’expansion de l’Univers peu après le Big Bang. Cette hypothèse pourrait expliquer l’élan supplémentaire de l’Univers observé dans le fond diffus cosmologique. D’autres théories envisagent des interactions exotiques de la matière noire, des particules inconnues ou des champs magétiques primordiaux.

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Le cosmologiste Marc Kamionkowski, qui a contribué à l’estimation initiale de la constante de Hubble, a également suggéré que des changements dans la masse de l’électron ou des propriétés inattendues des particules pourraient fournir des réponses. Selon lui, cette tension offre un terrain fécond pour l’imagination des théoriciens.

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