Dans le cadre du programme Chicago-Carnegie Hubble, les astronomes utilisant le télescope spatial NASA / ESA / CSA James Webb ont effectué de nouvelles mesures de la constante de Hubble. Leurs résultats sont cohérents avec le modèle de matière noire Lambda froide (λCDM) standard actuel, sans avoir besoin d’inclusion de nouvelles physiques supplémentaires.
« Les nouvelles preuves suggèrent que notre modèle standard de l’univers se tient », a déclaré le professeur Freedman de l’Université de Chicago.
« Cela ne signifie pas que nous ne trouverons pas des choses à l’avenir qui sont incompatibles avec le modèle, mais pour le moment, la constante de Hubble ne semble pas l’être. »
Il existe actuellement deux approches majeures pour calculer la vitesse à laquelle notre univers est en pleine expansion.
La première approche consiste à mesurer la lumière restante laissée du Big Bang, qui se déplace toujours à travers l’univers.
Ce rayonnement, connu sous le nom de fond micro-ondes cosmique, informe les astronomes de ce à quoi ressemblaient les conditions dans les premiers temps de l’univers.
Le professeur Freedman et ses collègues se spécialisent dans une deuxième approche, qui est de mesurer à quelle vitesse l’univers se développe en ce moment, dans notre quartier astronomique local.
Paradoxalement, cela est beaucoup plus difficile que de voir dans le temps, car la mesure avec précision des distances est très difficile.
Au cours du dernier demi-siècle environ, les scientifiques ont trouvé plusieurs façons de mesurer des distances relativement proches.
On compte sur la capture de la lumière d’une classe particulière d’étoile à sa luminosité maximale, lorsqu’elle explose comme une supernova, à la fin de sa vie.
Si nous connaissons la luminosité maximale de ces supernovae, la mesure de leurs luminosités apparentes nous permet de calculer sa distance.
Des observations supplémentaires nous indiquent à quelle vitesse la galaxie dans laquelle cette supernova s’est produite s’éloigne de nous.
Le professeur Freedman a lancé deux autres méthodes qui utilisent ce que nous savons sur deux autres types d’étoiles: les étoiles géantes rouges et les étoiles de carbone.
Cependant, de nombreuses corrections doivent être appliquées à ces mesures avant qu’une distance finale puisse être déclarée.
Les astronomes doivent d’abord expliquer la poussière cosmique qui diminue la lumière entre nous et ces étoiles éloignées dans leurs galaxies hôtes.
Ils doivent également vérifier et corriger les différences de luminosité qui peuvent survenir pendant le temps cosmique.
Et enfin des incertitudes de mesure subtiles dans l’instrumentation utilisée pour effectuer les mesures doivent être identifiées et corrigées.
Mais avec des avancées technologiques telles que le lancement du Webb beaucoup plus puissant en 2021, les scientifiques ont pu affiner de plus en plus ces mesures.
« Nous avons plus que doublé notre échantillon de galaxies utilisées pour calibrer les supernovae », a déclaré le professeur Freedman.
«L’amélioration statistique est importante. Cela renforce considérablement le résultat.»
Le dernier calcul de l’équipe, qui intègre les données des télescopes Hubble et Webb, trouve une valeur de 70,4 km par seconde par Megaparsec, plus ou moins 3%.
Cela apporte sa valeur en accord statistique avec les mesures récentes de l’arrière-plan micro-ondes cosmiques, qui est de 67,4 km par seconde par mégaparsec, plus ou moins 0,7%.
Webb a quatre fois la résolution de Hubble, ce qui lui permet d’identifier les étoiles individuelles précédemment détectées dans des groupes flous.
Il est également environ 10 fois comme sensible, ce qui offre une précision plus élevée, et la capacité de trouver des objets encore plus faibles d’intérêt.
«Nous voyons vraiment à quel point Webb est fantastique pour mesurer avec précision les distances aux galaxies», a déclaré le Dr Taylor Hoyt, chercheur au Lawrence Berkeley Laboratory.
« En utilisant ses détecteurs infrarouges, nous pouvons voir à travers la poussière qui a historiquement affligé une mesure précise des distances, et nous pouvons mesurer avec une précision beaucoup plus grande les luminosité des étoiles », a ajouté le Dr Barry Madore, un redexer à la Carnegie Institution for Science.
« Les astrophysiciens ont essayé de proposer une théorie qui aurait expliqué différents taux d’expansion à mesure que l’univers vieillit », a déclaré le professeur Freedman.
« Il y a eu bien plus de 1 000 articles qui ont essayé d’attaquer ce problème, et cela s’est avéré extraordinairement difficile à faire. »
