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De nouvelles recherches britanniques on estimé que le taux d’expansion de l’Univers pourrait être déterminé précisément au cours de la prochaine décennie, grâce aux instruments astronomiques de nouvelle génération.

Une mesure clef

Connu sous le nom de constante de Hubble, le taux d’expansion de l’Univers constitue la base d’une grande partie de notre connaissance du cosmos. Mais celui-ci se révèle très compliqué à estimer précisément, étant donné que les deux principales approches actuellement employées pour le mesurer ne concordent pas. Une situation ayant suscité des inquiétudes quant à la possibilité que notre compréhension de l’Univers soit fondamentalement erronée.

L’observation de la luminosité et de la vitesse des étoiles pulsantes et explosives et de la façon dont le rayonnement fluctue lorsqu’il nous parvient offrant des résultats différents, les chercheurs ont suggéré qu’une façon de résoudre le problème serait d’utiliser une autre forme de mesure.

Celle-ci consiste à étudier la lumière et les ondulations de l’espace-temps provenant de collisions entre des trous noirs et des étoiles à neutrons, dont la détection se révèle difficile avec la technologie actuelle. Mais de nouveaux travaux publiés dans la revue Physical Review Letters suggèrent que ce ne serait plus qu’une question de temps avant que nous y parvenions.

Vue d’artiste d’un trou noir dévorant une étoile à neutrons — © Dana Berry / NASA

Selon les simulations réalisées par les chercheurs de l’University College de Londres, d’ici 2030, les instruments terrestres devraient être en mesure de capter les ondulations du tissu spatial causées par au moins 3 000 de ces collisions, ainsi que la lumière produite pour une centaine d’entre elles. Ce qui s’avérerait suffisant pour obtenir une nouvelle mesure du taux d’expansion de l’Univers.

L’astrophysique sur le point d’entrer dans une nouvelle ère

« Se formant suite à l’explosion et l’effondrement d’un astre massif, les étoiles à neutrons sont incroyablement denses – avec une masse jusqu’à deux fois supérieure à celle du Soleil pour un diamètre d’une quinzaine de kilomètres », détaille Stephen Feeney, auteur principal de l’étude. « Sa collision avec un trou noir est un événement cataclysmique, qui provoque des ondulations de l’espace-temps, connues sous le nom d’ondes gravitationnelles, que nous pouvons désormais détecter sur Terre grâce à des observatoires comme LIGO et Virgo. »

« Nous n’avons pas encore pu détecter la lumière provenant de ces collisions. Mais les progrès réalisés dans la sensibilité des équipements de détection des ondes gravitationnelles, ainsi que les nouveaux détecteurs en Inde et au Japon, vont permettre de faire un énorme bond en avant concernant le nombre d’événements de ce type que nous pouvons détecter », poursuit le chercheur. « C’est incroyablement excitant et cela devrait marquer le début d’une nouvelle ère pour l’astrophysique. »

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« Nous pouvons nous attendre à de nombreuses découvertes passionnantes au cours de la prochaine décennie »

Selon l’équipe, les ondes gravitationnelles permettront de connaître la distance à laquelle se trouve une collision, et la lumière la vitesse à laquelle la galaxie hôte s’en éloigne. Une fois combinées, celles-ci devraient permettre aux chercheurs de déterminer précisément le taux d’expansion de l’Univers.

« Le désaccord sur la constante de Hubble constitue l’un des plus grands mystères de la cosmologie », souligne Hiranya Peiris, co-auteure de l’étude. « En plus de nous aider à résoudre cette énigme, les ondulations spatio-temporelles de ces événements cataclysmiques ouvrent une nouvelle fenêtre sur l’Univers. Nous pouvons nous attendre à de nombreuses découvertes passionnantes au cours de la prochaine décennie. »

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