Quelque chose ne va pas bien dans l'univers. Au moins basé sur tout ce que les physiciens savent jusqu'à présent. Les étoiles, les galaxies, les trous noirs et tous les autres objets célestes s'éloignent les uns des autres de plus en plus vite au fil du temps. Les mesures passées dans notre voisinage local de l'univers montrent que l'univers explose vers l'extérieur plus rapidement qu'il ne l'était au début. Cela ne devrait pas être le cas, d'après le meilleur descripteur de l'univers par les scientifiques.
Si leurs mesures d'une valeur connue sous le nom de constante de Hubble sont correctes, cela signifie que le modèle actuel manque de nouvelle physique cruciale, telle que des particules fondamentales non comptabilisées, ou quelque chose d'étrange avec la mystérieuse substance connue sous le nom d'énergie sombre.
Maintenant, dans une nouvelle étude, publiée le 22 janvier dans la revue Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, les scientifiques ont mesuré la constante de Hubble d'une manière entièrement nouvelle, confirmant que, en effet, l'univers se développe plus rapidement maintenant qu'il ne l'était dans son Premiers jours.
"Il se passe quelque chose d'intéressant"
Pour expliquer comment l'univers est passé d'un minuscule grain chaud et dense de plasma soupes à la vaste étendue que nous voyons aujourd'hui, les scientifiques ont proposé ce que l'on appelle le modèle Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Le modèle impose des contraintes sur les propriétés de la matière noire, une sorte de matière qui exerce une traction gravitationnelle mais n'émet pas de lumière, et de l'énergie sombre, qui semble s'opposer à la gravité. Le LCDM peut reproduire avec succès la structure des galaxies et le fond cosmique des micro-ondes - la première lumière de l'univers - ainsi que la quantité d'hydrogène et d'hélium dans l'univers. Mais cela ne peut pas expliquer pourquoi l'univers se développe plus rapidement maintenant qu'il ne l'a fait au début.
Cela signifie que le modèle LCDM est incorrect ou que les mesures du taux d'expansion le sont.
La nouvelle méthode vise à régler définitivement le débat sur le taux d'expansion, a déclaré à Live Science Simon Birrer, chercheur à l'Université de Californie à Los Angeles et auteur principal de la nouvelle étude. Jusqu'à présent, les nouvelles mesures indépendantes confirment la divergence, suggérant qu'une nouvelle physique pourrait être nécessaire.
Pour clouer la constante de Hubble, les scientifiques avaient précédemment utilisé plusieurs méthodes différentes. Certains ont utilisé des supernovas dans l'univers local (la partie voisine de l'univers), et d'autres se sont appuyés sur les céphéides, ou des types d'étoiles qui pulsent et scintillent régulièrement en luminosité. D'autres encore ont étudié le rayonnement de fond cosmique.
La nouvelle recherche a utilisé une technique qui utilise la lumière des quasars - des galaxies extrêmement brillantes alimentées par des trous noirs massifs - dans un effort pour briser le lien.
"Quelle que soit la prudence d'une expérience, il peut toujours y avoir un effet qui est intégré dans les types d'outils qu'ils utilisent pour effectuer cette mesure. Donc, quand un groupe se présente ainsi et utilise un ensemble d'outils complètement différent ... et obtient la même réponse, alors vous pouvez assez rapidement conclure que cette réponse n'est pas le résultat d'un effet sérieux dans les techniques ", a déclaré Adam Riess, lauréat du prix Nobel et chercheur au Space Telescope Science Institute et à l'Université Johns Hopkins. "Je pense que notre confiance grandit et qu'il se passe quelque chose de vraiment intéressant", a déclaré Riess, qui n'était pas impliqué dans l'étude, à Live Science.
Voir double
Voici comment la technique a fonctionné: lorsque la lumière d'un quasar passe dans une galaxie intermédiaire, la gravité de la galaxie fait que cette lumière se "plie gravitationnellement" avant de toucher la Terre. La galaxie a agi comme une lentille pour déformer la lumière du quasar en plusieurs copies - le plus souvent deux ou quatre selon l'alignement des quasars par rapport à la galaxie. Chacune de ces copies a parcouru un chemin légèrement différent autour de la galaxie.
Les quasars ne brillent généralement pas régulièrement comme de nombreuses étoiles. En raison de la matière tombant dans leurs trous noirs centraux, leur luminosité change sur des échelles d'heures à des millions d'années. Ainsi, lorsque l'image d'un quasar est cristallisée en plusieurs copies avec des chemins de lumière inégaux, tout changement dans la luminosité du quasar entraînera un scintillement subtil entre les copies, car la lumière de certaines copies prend une touche plus longtemps pour atteindre la Terre.
À partir de cet écart, les scientifiques pourraient déterminer avec précision à quelle distance nous sommes du quasar et de la galaxie intermédiaire. Pour calculer la constante de Hubble, les astronomes ont ensuite comparé cette distance au décalage vers le rouge de l'objet, ou le décalage des longueurs d'onde de la lumière vers l'extrémité rouge du spectre (ce qui montre à quel point la lumière de l'objet s'est étirée à mesure que l'univers se dilate).
L'étude de la lumière des systèmes qui créent quatre images, ou copies, d'un quasar a été effectuée dans le passé. Mais, dans le nouvel article, Birrer et ses collaborateurs ont démontré avec succès qu'il est possible de mesurer la constante de Hubble à partir de systèmes qui créent juste une double image du quasar. Cela augmente considérablement le nombre de systèmes qui peuvent être étudiés, ce qui permettra à terme de mesurer plus précisément la constante de Hubble.
"Les images de quasars qui apparaissent quatre fois sont très rares - il n'y en a peut-être que 50 à 100 dans tout le ciel, et elles ne sont pas toutes suffisamment lumineuses pour être mesurées", a déclaré Birrer à Live Science. "Les systèmes à double lentille, cependant, sont plus fréquents d'environ un facteur cinq."
Les nouveaux résultats d'un système à double lentille, combinés à trois autres systèmes à quadruple lentille précédemment mesurés, placent la valeur de la constante de Hubble à 72,5 kilomètres par seconde par mégaparsec; cela est en accord avec d'autres mesures de l'univers local, mais toujours environ 8% plus élevé que les mesures de l'univers lointain (l'univers plus ancien ou ancien). Comme la nouvelle technique est appliquée à plus de systèmes, les chercheurs seront en mesure de comprendre la différence exacte entre l'univers distant (ou ancien) et les mesures locales (plus récentes) de l'univers.
"La clé est d'aller d'un point où nous disons, oui, ces choses ne sont pas d'accord, à avoir une mesure très précise du niveau auquel ils ne sont pas d'accord, parce qu'en fin de compte, ce sera l'indice qui permettra théorie pour dire ce qui se passe ", a déclaré Riess à Live Science.
La mesure précise de la constante de Hubble aide les scientifiques à comprendre plus que la vitesse à laquelle l'univers se sépare. La valeur est impérative pour déterminer l'âge de l'univers et la taille physique des galaxies éloignées. Il donne également aux astronomes des indices sur la quantité de matière noire et d'énergie sombre là-bas.
Quant à expliquer ce que la physique peut-être exotique pourrait expliquer leur décalage dans les mesures du taux d'expansion, c'est tout le long de la ligne.
