L’Univers s’étend plus rapidement que prévu, les certitudes établies sont remises en question

Un nouveau calcul de la vitesse d’expansion de l’Univers contredit les modèles utilisés par les scientifiques depuis des décennies.

Les preuves s’accumulent : l’Univers grandit plus vite qu’on ne le pensait

Nous vous en parlions en avril dernier, une nouvelle étude étaye encore ces conclusions : l’Univers s’étend plus rapidement que nous le pensions. Une nouveau calcul de la constante de Hubble, ou le taux d’expansion de l’Univers, a été réalisé sur le Hubble Space Telescope de la Nasa, en impliquant pour la première fois une technologie de lentilles adaptables, le W. M. Keck Observatory’s Adoptive Optics (AO). 

Les chercheurs ont procédé à l’aveugle : en se cachant le résultat jusqu’au dévoilement final, ils ont ainsi tenté de mettre de côté tout facteur pouvant s’immiscer dans l’exactitude du calcul, sans se laisser influencer par la vraisemblance d’un résultat. Geoff Chen, l’auteur de la publication parue dans le Monthly Notices of the Royal Astronomical Society le 12 septembre dernier, explique : « Quand nous estimions que nous avions pris en compte tous les facteurs dans l’analyse, nous avons dévoilé la réponse avec la règle que nous devions publier ce que nous trouverions, si fou soit le résultat. »

Les résultats confirment la découverte d’avril, selon laquelle l’Univers s’étend 9 % plus rapidement que ce qui était pensé jusqu’ici, remettant en question les théories largement reconnues et adoptées par la cosmologie, la science se penchant sur les commencements et la structure de l’Univers. Une autre étude, publiée le 13 septembre dans le journal Science, parvient aux mêmes conclusions.

Un bouleversement des certitudes établies sur le développement de l’Univers

Jusqu’ici, le paradigme était le suivant : après le Big Bang, l’explosion considérable qui serait la naissance de l’Univers tel que nous le connaissons, son expansion rapide, éloignant les galaxies les unes des autres, fut peu à peu ralentie par la gravité de la matière noire, cette force invisible qui exerce une gravité sur les objets visibles sans que l’on puisse déterminer sa nature. Puis troublée à nouveau par l’énergie noire, qui composerait jusqu’à 68 % de notre Univers, une « anti-force » qui agit comme un répulsif, dans un mouvement de gravitation inversé.

Ce modèle se fondait sur des observations du CMB – ou cosmic microwave background, des « restes » de radiations issues de l’explosion du Big Bang, il y a 13,8 milliards d’années. Parallèlement, le calcul de la constante de Hubble se faisait traditionnellement d’après l’observation d’objets proches de la Terre, comme des supernovas de type IA ; l’étude récente l’a calculée dans l’observation de quasars, des galaxies extrêmement lumineuses et actives, à travers des lentilles gravitationnelles, c’est-à-dire cette déformation de la lumière entre deux objets par la gravité d’un objet entre eux (une galaxie, par exemple) — ce dernier devrait « boucher la vue », mais la force de sa gravité laisse voir de manière déformée, autour de lui, ce qu’il y a « derrière » lui.

L’équipe s’est servie des lentilles gravitationnelles pour pouvoir observer différentes « versions temporelles » de l’image du quasar : toute la lumière provenant du quasar, altérée par la gravité de l’objet, n’arrive pas sur Terre au même moment, ce qui permet un calcul de l’accroissement de la distance avec celui-ci en comparant deux « arrivées de lumière » différentes.  

LA CONSTANTE DE HUBBLE À REDÉFINIR

Deux observations bien distinctes donc. Et les calculs de la constante dans ces deux paramètrages donnent des résultats différents. « C’est d’ici que naît la crise de la cosmologie, explique le co-auteur Chris Fassnacht, professeur de physique à l’UC Davis, l’université de Californie. Tandis que la constante de Hubble est la même partout dans l’espace à un moment donné, elle n’est pas constante dans le temps. Alors, quand nous comparons les constantes de Hubble résultant de différentes techniques, nous comparons l’Univers antérieur (en se servant d’observations distantes) avec l’Univers plus tardif, plus moderne (en se servant d’observations locales). » En résumé, la constante de Hubble serait à redéfinir car elle ne prend pas en compte les différences temporelles (dues à la vitesse de la lumière, et le retour inévitable dans le temps à l’observation d’objets lointains).

Ainsi, cela suggère qu’il y a soit un modèle dans les mesures du CMB, ce que l’équipe explique être peu probable, ou que tout le paradigme actuel de la cosmologie doit être modifié. Sherry Suyu, une membre de l’équipe, s’exprimait dans un communiqué de presse sur le nouvel élément manquant à la résolution du problème : « Cela pourrait être de l’énergie noire étrangère, ou une nouvelle particule relativiste, ou une nouvelle physique qui reste à découvrir. » Peut-être que ces découvertes seront donc une voie d’accès à une toute nouvelle ère de cette science. Fassnacht encourage les futures recherches à l’aide de ces technologies plus précises, et réagit : « Peut-être que cela nous mènera à un modèle cosmologique plus complet de l’Univers. »