Le télescope James Webb a peut-être enfin résolu la crise de la cosmologie

Une étude analytique menée par l’Université de Chicago pour mesurer le taux d’expansion de l’univers a conclu que la « tension de Hubble » n’existait peut-être pas.

La « crise de la cosmologie », déclenchée par différentes mesures de l’expansion de l’univers, pourrait être sur le point d’être résolue grâce… Télescope spatial James WebbDe nouvelles données analysées par les scientifiques suggèrent que les turbulences de Hubble pourraient ne pas être aussi intenses qu’on le pensait auparavant. Cela pourrait signifier que notre modèle actuel de l’univers reste précis.

Discussion sur le taux d’expansion de l’univers

Nous en savons beaucoup sur notre univers, mais les astronomes débattent encore de la vitesse à laquelle il se développe. En effet, au cours des deux dernières décennies, les deux principales méthodes de mesure de ce nombre – connues sous le nom de constante de Hubble – ont abouti à des réponses différentes, ce qui amène certains à se demander s’il ne manque pas quelque chose dans notre modèle du fonctionnement de l’univers.

Nouvelles perspectives du télescope spatial James Webb

Mais de nouvelles mesures effectuées par le puissant télescope spatial James Webb suggèrent qu’il n’y a peut-être pas de conflit, également connu sous le nom de « tension de Hubble », après tout.

Dans un article soumis à Journal d’astrophysique, Université de Chicago La cosmologue Wendy Friedman et ses collègues ont analysé les nouvelles données capturées par NASALes scientifiques ont pu mesurer la distance jusqu’à dix galaxies proches à l’aide du puissant télescope spatial James Webb, et ont également pu mesurer une nouvelle valeur du taux d’expansion actuel de l’univers.

Mesuré à 70 kilomètres par seconde par mégaparsecchevauche l’autre méthode principale de la constante de Hubble.

« Sur la base des nouvelles données du télescope James Webb et en utilisant trois méthodes indépendantes, nous ne trouvons aucune preuve solide de l’existence de la tension de Hubble », a déclaré Friedman, astronome renommé et professeur d’astronomie et d’astrophysique à l’Université de Chicago. « Au contraire. , notre modèle cosmologique standard semble être inébranlable pour expliquer l’évolution de l’univers.

Le stress de Hubble ?

Nous savons que l’univers s’étend avec le temps depuis 1929, lorsque Edwin Hubble (diplômé de l’Université de Chicago en 1910, doctorat en 1917) a effectué des mesures d’étoiles qui indiquaient que les galaxies les plus éloignées de la Terre s’éloignaient de la Terre plus rapidement que les galaxies proches. . Mais il est étonnamment difficile de chiffrer avec précision la vitesse à laquelle l’univers s’étend actuellement.

Ce nombre, connu sous le nom de constante de Hubble, est essentiel pour comprendre l’histoire de l’univers. Il s’agit d’un élément fondamental de notre modèle de l’évolution de l’univers au fil du temps.

« Confirmer la réalité du tenseur constant de Hubble aura des conséquences majeures pour la physique fondamentale et la cosmologie moderne », a expliqué Friedman.

Différentes manières de mesurer

Compte tenu de l’importance et de la difficulté de réaliser ces mesures, les scientifiques les testent en utilisant différentes méthodes pour s’assurer qu’elles sont aussi précises que possible.

Une approche majeure consiste à étudier la lumière résiduelle du sillage Grand coupconnu sous le nom de fond diffus cosmologique. La meilleure estimation actuelle de la constante de Hubble utilisant cette méthode, qui est très précise, est de 67,4 kilomètres par seconde par mégaparsec.

La deuxième méthode majeure, dans laquelle Friedman se spécialise, consiste à mesurer directement l’expansion des galaxies dans notre voisinage cosmique local, à l’aide d’étoiles dont nous connaissons la luminosité. Tout comme les phares des voitures semblent plus faibles lorsqu’elles sont éloignées, les étoiles semblent plus faibles à des distances de plus en plus grandes. En mesurant les distances et les vitesses auxquelles les galaxies s’éloignent de nous, nous pouvons déduire la vitesse à laquelle l’univers s’étend.

Dans le passé, les mesures effectuées de cette manière ont donné un chiffre plus élevé pour la constante de Hubble, plus proche de 74 kilomètres par seconde par mégaparsec.

Puzzle de tension de Hubble

Cette différence est suffisamment grande pour que certains scientifiques spéculent qu’il manque peut-être quelque chose d’important dans notre modèle standard de l’évolution de l’univers. Par exemple, puisqu’une méthode s’intéresse aux premiers jours de l’univers et l’autre à l’ère actuelle, quelque chose d’important dans l’univers peut avoir changé au fil du temps. Cette divergence apparente est connue sous le nom de « tension de Hubble ».

Entrez dans le télescope spatial James Webb

Le télescope spatial James Webb, ou JWST, offre à l’humanité un nouvel outil puissant pour observer les profondeurs de l’espace. Lancé en 2021, successeur du télescope Hubble, il a capturé des images incroyablement nettes, révélé de nouveaux aspects de mondes lointains, collecté des données sans précédent et ouvert de nouvelles fenêtres sur l’univers.

Friedman et ses collègues ont utilisé le télescope pour effectuer des mesures de 10 galaxies proches qui servent de base à la mesure du taux d’expansion de l’univers.

Pour vérifier leurs résultats, ils ont utilisé trois méthodes indépendantes. La première méthode utilise un type d’étoile connue sous le nom d’étoile variable céphéide, dont la luminosité change de manière prévisible au fil du temps. La deuxième méthode est connue sous le nom de « pointe de la branche de la géante rouge » et utilise le fait que les étoiles de faible masse atteignent une limite supérieure fixe de leur luminosité. La troisième et la plus récente méthode utilise un type d’étoile appelé étoile de carbone, qui a des couleurs et une luminosité constantes dans le spectre de la lumière proche infrarouge. La nouvelle analyse est la première à utiliser les trois méthodes simultanément, au sein des mêmes galaxies.

Réévaluation de la constante de Hubble

Dans chaque cas, les valeurs se situaient dans la marge d’erreur de la valeur donnée par la méthode du fond cosmique micro-ondes de 67,4 kilomètres par seconde par mégaparsec.

« Obtenir un bon accord de la part de trois types d’étoiles très différents est pour nous un indicateur fort que nous sommes sur la bonne voie », a déclaré Friedman.

« Les futures observations utilisant le télescope James Webb seront cruciales pour confirmer ou réfuter le tenseur de Hubble et évaluer les implications pour la cosmologie », a déclaré Barry Madore, co-auteur de l’étude à l’Université de la Colombie-Britannique. Fondation Carnegie pour la science et professeur invité à l’Université de Chicago.

Référence : « Rapport d’état du programme Chicago-Carnegie Hubble (CCHP) : trois estimations astrophysiques indépendantes de la constante de Hubble à l’aide du télescope spatial James Webb » par Wendy L. Friedman et Barry F. Madore, In-Sung Jang et Taylor J. Hoyt et Abigail J. Lee, Kayla A. Owens, 12 août 2024, Astrophysique > Cosmologie et astrophysique non-galactique.
arXiv:2408.06153

Les autres co-auteurs de cet article étaient In Sung Jang, chercheur à l’Université de Chicago, Taylor Hoyt (Ph.D. ’22, maintenant au Lawrence Berkeley National Laboratory) et Kayla Owens et Abby Lee, étudiantes diplômées de l’Université de Chicago.

Financement : NASA.