Le télescope James Webb confirme qu’il y a quelque chose qui ne va vraiment pas dans notre compréhension de l’univers

Une crise cosmologique confirmée : le problème de la « tension de Hubble »

Depuis des années, les astronomes se confrontent à un problème majeur appelé la tension de Hubble, une divergence inquiétante dans les calculs de l’expansion de l’univers. Ce concept repose sur deux méthodes indépendantes pour mesurer la constante de Hubble, qui décrit la vitesse à laquelle l’univers s’étend. Les deux techniques, cependant, mènent à des résultats contradictoires, créant un dilemme sans précédent en cosmologie.

Cette tension a été mise en évidence en 2019 grâce au télescope spatial Hubble. Puis, en 2023, des mesures encore plus précises du télescope James Webb (JWST) ont corroboré cette différence. Aujourd’hui, une nouvelle analyse croisée entre Hubble et Webb confirme que cette anomalie n’est pas due à une erreur de mesure. Selon les chercheurs, cette découverte met en lumière un possible défaut fondamental dans notre compréhension de l’univers.

Les deux méthodes de mesure et leurs contradictions

Les fluctuations du fond diffus cosmologique

La première méthode de mesure de la constante de Hubble s’appuie sur l’étude des fluctuations du fond diffus cosmologique (CMB), qui représente l’écho lumineux du Big Bang. Les scientifiques examinent ces fluctuations pour estimer l’expansion initiale de l’univers. Entre 2009 et 2013, le satellite européen Planck a cartographié ces fluctuations et a calculé une constante de Hubble de 67 km/s/Mpc (kilomètres par seconde par mégaparsec).

Les étoiles Céphéides et la « règle de distance cosmique »

La seconde méthode, appelée la règle de distance cosmique, se base sur l’observation des étoiles Céphéides. Ces étoiles, en fin de vie, pulsent à des rythmes et des luminosités spécifiques, permettant aux astronomes de calculer leur distance et d’établir une sorte de « règle de distance cosmique ». En analysant la lumière de ces Céphéides, les chercheurs ont évalué la vitesse d’expansion de l’univers à environ 74 km/s/Mpc, une valeur nettement plus élevée que celle obtenue via le CMB.

Ces valeurs divergent de manière alarmante, suggérant que les deux méthodes évaluent l’expansion de l’univers à des vitesses différentes, ce qui conduit à la « tension de Hubble ». Les recherches de Xavier Riess et de ses collègues, récompensés par le prix Nobel pour leur travail sur l’énergie noire, confirment que cet écart reste inexplicable.

Les données du télescope James Webb confirment l’absence d’erreur de mesure

Face à cette anomalie, certains astrophysiciens ont supposé qu’une erreur de mesure due aux capacités limitées du télescope Hubble était à l’origine de la divergence. Cependant, les observations récentes du James Webb, doté d’une précision inédite, ont confirmé l’exactitude des mesures initiales de Hubble. Webb et Hubble ont observé environ 1 000 étoiles Céphéides dans des galaxies lointaines, à près de 130 millions d’années-lumière de la Terre, pour obtenir des résultats cohérents.

« En combinant les données de Hubble et de Webb, nous avons éliminé toute possibilité d’erreur de mesure concernant la tension de Hubble », a déclaré Xavier Riess, ajoutant que l’anomalie persiste bel et bien, même après des vérifications rigoureuses.

Les implications pour la cosmologie : une remise en cause des modèles actuels

La persistance de la tension de Hubble pourrait exiger une refonte majeure de la cosmologie. La divergence suggère que notre modèle de l’univers – qui repose sur les concepts de matière noire, d’énergie noire et d’expansion cosmique – pourrait être incomplet, voire incorrect.

David Gross, un autre lauréat du prix Nobel, parle même d’une « crise cosmologique ». Si les deux méthodes de mesure ne peuvent être harmonisées, cela signifie que certaines hypothèses fondamentales sur la nature de l’univers pourraient être erronées.

Les chercheurs envisagent plusieurs pistes pour expliquer la tension de Hubble, notamment :

• L’existence de nouvelles particules inconnues : certaines théories suggèrent que des particules surnommées « unparticles » ou particules hypothétiques pourraient influencer l’expansion de l’univers de manière inédite.
• Des dimensions supplémentaires : les modèles de physique avancée, comme la théorie des cordes, proposent l’existence de dimensions supplémentaires qui pourraient influencer les lois de la gravité et l’expansion de l’univers.
• Une modification de la théorie de la gravité : certains scientifiques remettent en question la gravité telle qu’elle est décrite par Einstein, suggérant qu’elle pourrait fonctionner différemment à l’échelle cosmique.

L’avenir des recherches : résoudre la tension de Hubble

Face à cet immense défi, les chercheurs se concentrent désormais sur de nouveaux moyens d’explorer les limites de notre compréhension de l’univers. Le télescope James Webb, avec ses capacités d’observation dans l’infrarouge, jouera un rôle central en permettant des analyses plus précises des Céphéides et des galaxies lointaines. Des missions à venir, comme celles prévues avec le télescope spatial Euclid de l’Agence spatiale européenne, apporteront également des données cruciales pour comprendre la structure et la dynamique de l’univers.

Les prochaines années pourraient voir l’émergence de nouveaux modèles qui intégreraient les découvertes récentes. Les scientifiques espèrent que des théories alternatives, comme celles impliquant l’énergie noire et des particules exotiques, offriront une explication cohérente à cette énigme cosmologique.

Un moment décisif pour l’astronomie

Les découvertes des télescopes Webb et Hubble marquent un tournant dans notre exploration de l’univers. La tension de Hubble pourrait mener à des avancées révolutionnaires, forçant la science à reconsidérer les fondements de la cosmologie moderne. Tandis que les recherches continuent, une chose est sûre : notre compréhension de l’univers est en pleine transformation.