- Le James Webb Space Telescope de la NASA/ESA/CSA a reconfirmé les mesures du taux d’expansion de l’Univers réalisées par le Hubble Space Telescope, réduisant les interrogations qui subsistaient autour des mesures de Hubble
- La constante de Hubble, qui correspond au taux d’expansion de l’Univers, est un paramètre clé pour comprendre l’évolution et le destin final de l’Univers ; une tension de Hubble persiste entre les valeurs observées et les prédictions fondées sur la rémanence du Big Bang
- L’image de NGC 5468, située à environ 130 millions d’années-lumière de la Terre, a été composée en combinant les données des télescopes spatiaux Hubble et James Webb
- Hubble a identifié des étoiles variables céphéides dans NGC 5468 ; cette galaxie est la plus lointaine dans laquelle Hubble ait confirmé la présence de céphéides
- Les mesures de distance fondées sur les céphéides ont été vérifiées par recoupement avec une supernova de type Ia située dans la même galaxie, et les supernovas de type Ia permettent d’étendre la mesure des distances cosmiques et du taux d’expansion à un Univers plus lointain
Taux d’expansion de l’Univers et tension de Hubble
- La constante de Hubble indique la vitesse à laquelle l’Univers s’étend ; c’est l’un des paramètres fondamentaux utilisés pour comprendre son évolution et son destin final
- Un écart persistant existe entre les valeurs de la constante de Hubble mesurées à l’aide de plusieurs indicateurs de distance indépendants et les valeurs prédites à partir de la rémanence du Big Bang
- Cet écart est appelé tension de Hubble
Les mesures de Hubble reconfirmées par Webb
- Le James Webb Space Telescope de la NASA/ESA/CSA a confirmé que les mesures du taux d’expansion de l’Univers effectuées par le Hubble Space Telescope étaient correctes
- Ce résultat dissipe les interrogations qui subsistaient autour des mesures de Hubble
Image d’observation de NGC 5468
- L’objet observé est la galaxie NGC 5468, située à environ 130 millions d’années-lumière de la Terre
- L’image a été créée en combinant les données des télescopes spatiaux Hubble et James Webb
- NGC 5468 est la galaxie la plus lointaine dans laquelle Hubble ait identifié des étoiles variables céphéides
L’échelle des distances : céphéides et supernovas de type Ia
- Les étoiles variables céphéides servent de repères de distance importants pour mesurer le taux d’expansion de l’Univers
- Les distances calculées à partir des céphéides ont été vérifiées par recoupement avec une supernova de type Ia située dans NGC 5468
- Les supernovas de type Ia étant très lumineuses, elles sont utilisées pour mesurer les distances cosmiques au-delà de la portée des céphéides
- Cette méthode permet d’étendre la mesure du taux d’expansion de l’Univers à un Univers plus lointain
La structure galactique visible dans l’image
- Une galaxie spirale vue de face occupe le centre de l’image
- Quatre bras spiraux se courbent vers l’extérieur dans le sens inverse des aiguilles d’une montre
- Les bras spiraux contiennent de jeunes étoiles bleues, tandis que des régions de formation d’étoiles aux teintes violettes sont dispersées sous forme de petites taches
- Le centre de la galaxie est plus lumineux et jaunâtre, avec une structure en barre étroite et linéaire nettement visible, inclinée de la direction 11 heures vers la direction 5 heures
- Plusieurs galaxies rouges d’arrière-plan sont disséminées dans le fond noir de l’espace
1 commentaires
Commentaires Hacker News
L’échelle des distances cosmiques évoquée dans l’article est l’un de mes sujets préférés en science
Savoir comment on connaît la distance d’objets célestes très lointains n’a rien de simple, et son histoire est passionnante
Le point de départ était la distance entre la Terre et le Soleil, et personne ne la connaissait vraiment avant que Richer et Cassini ne s’en approchent à moins de 10 % en 1672. Elle a ensuite été affinée en 1769, lors du voyage de James Cook à Tahiti, en observant le transit de Vénus depuis l’autre côté de la Terre
Ensuite, grâce à la géométrie de base, on peut observer la parallaxe, c’est-à-dire le léger déplacement des étoiles proches lorsque la Terre tourne autour du Soleil, mais cette méthode ne fonctionne que jusqu’à environ 10 000 années-lumière
Puis des méthodes astrophysiques incroyablement pratiques ont été découvertes, avec les variables céphéides (Henrietta Swan Leavitt, 1908) et les supernovas de type Ia (Subrahmanyan Chandrasekhar, 1935), permettant de gravir quelques échelons supplémentaires de l’échelle ; plus loin encore, la relation entre le décalage vers le rouge et la distance devient essentielle, jusqu’aux confins de l’Univers
https://www.uwa.edu.au/science/-/media/Faculties/Science/Doc...
La valeur réelle est d’environ 400 fois, mais si l’on considère qu’il n’avait ni lentilles ni même pi, et que le géocentrisme est resté la doctrine admise pendant 1 800 ans après sa mort, c’est impressionnant
https://en.wikipedia.org/wiki/Aristarchus_of_Samos#Distance_...
La vidéo de Terence Tao sur l’échelle des distances cosmiques est aussi très bonne : https://www.youtube.com/watch?v=7ne0GArfeMs
C’est pourquoi le nom de la navette utilise aussi l’orthographe britannique, et le module de commande d’Apollo 15 a la même origine. Le SpaceX Crew Dragon arrivé à l’ISS la semaine dernière porte également le nom Endeavour, en référence à la navette
La navette Endeavour se trouve au California Science Center et, récemment, elle a été « stacked » avec son réservoir externe et ses boosters ; il faudra sans doute attendre quelques années avant de pouvoir s’en approcher de nouveau. C’était bien plus impressionnant quand on pouvait marcher juste en dessous
Au lancement de Hubble, une erreur de fabrication du miroir avait ruiné sa vision, et c’est Endeavour, lors de la mission STS-61 en 1993, qui l’a corrigée
Par exemple, j’aimerais lire ce qui représentait l’astronomie de pointe vers 1350 ; si vous avez des recommandations, cela m’intéresse beaucoup
Les scientifiques concernés connaissent et intègrent certainement l’erreur propre à chaque étape, mais j’aimerais voir une analyse qui les décompose. Au début, je pensais que l’incertitude devait être importante à cause des variables céphéides, mais je ne sais pas vraiment à quel point elle est maîtrisée en pratique
https://www.youtube.com/watch?v=FGwmAEMabm4&t=1
Pour résumer brièvement le contexte de ce sujet, il existe au moins deux façons de déterminer la constante de Hubble, c’est-à-dire le taux d’expansion de l’Univers.
L’une consiste à déduire le taux d’expansion actuel à partir des fluctuations du fond diffus cosmologique (CMB), issues de certaines conditions de l’Univers primordial ; l’autre consiste à le calculer en observant la distance de galaxies très lointaines et la vitesse à laquelle elles s’éloignent de nous.
En théorie, les deux devraient donner la même valeur. Au début, les résultats des deux méthodes différaient, mais les barres d’erreur étaient suffisamment larges pour se recouper, et l’on s’attendait à ce qu’en gagnant en précision elles convergent vers une valeur commune.
Mais les mesures du CMB sont devenues précises jusqu’à 67 ± 0,5, tandis que la méthode distance/vitesse des galaxies est allée jusqu’à 73 ± 1, sans recouvrement entre les deux. Ce désaccord est la tension de Hubble, l’un des problèmes les plus épineux de la cosmologie.
Les explications possibles sont une erreur dans les mesures des fluctuations du CMB, une erreur dans les mesures de distance ou de vitesse des galaxies lointaines, ou bien quelque chose qui manque dans notre compréhension de la physique. Ce nouveau résultat ajoute des données de James Webb, qui observe à d’autres longueurs d’onde que Hubble, et elles concordent bien avec les mesures de Hubble.
Mais cela ne résout pas la tension de Hubble. Cela écarte plutôt presque entièrement le soupçon selon lequel le résultat du côté des galaxies lointaines serait dû à une erreur de mesure de Hubble. Si l’on considère que les mesures du CMB sont elles aussi assez fiables, il devient probable qu’il ne s’agisse plus d’un problème de mesure, mais d’une physique mal comprise ou d’une nouvelle physique à découvrir.
En normalisant les données de Hubble avec un facteur de Lorentz, on obtient à nouveau un taux d’expansion constant : https://www.desmos.com/calculator/llhnja1ocb
Hubble était très prudent dans l’application de l’effet Doppler aux galaxies et s’opposait à l’interprétation du décalage vers le rouge comme une vitesse de récession. En 1953, l’année précédant leur mort à tous les deux, il avait même convaincu Robert Millikan que l’interprétation du décalage vers le rouge comme expansion de l’Univers était probablement erronée.
À la fin de son livre Observational Approach to Cosmology[+], Hubble a écrit : « Si l’on abandonne le facteur de récession, et si les décalages vers le rouge ne sont pas principalement des déplacements de vitesse, le tableau est simple et plausible. Il n’y a aucune preuve d’expansion, aucune contrainte sur l’échelle de temps, aucune trace de courbure de l’espace et aucune limite aux dimensions de l’espace… »
[+] https://ned.ipac.caltech.edu/level5/Sept04/Hubble/paper.pdf
Source : https://plasmauniverse.info/people/contributors.html
Numériquement, cela correspondrait à peu près, et son principal partisan semble vouloir s’en servir pour justifier un modèle d’Univers cyclique. Si je comprends bien, cela paraît aussi compatible avec un Big Bang standard doté d’une échelle de temps plus longue, c’est-à-dire celle de l’expansion des galaxies.
Quoi qu’il en soit, la physique doit aussi expliquer ce qu’est devenu ce rayonnement de corps noir.
Ce point aurait dû être clairement mis en avant dans le titre ou le résumé. Le texte original emploie des formulations comme « Webb & Hubble confirm Universe’s expansion rate » ou « il est confirmé que l’œil perçant de Hubble était toujours juste, dissipant les doutes qui subsistaient sur les mesures de Hubble », ce qui donne l’impression que le problème est résolu.
Un titre plus exact aurait été quelque chose comme « Webb confirme les mesures par Hubble du taux d’expansion de l’Univers », mais cela aurait sans doute été moins accrocheur.
Pendant un temps, l’explication la plus simple pour résoudre la tension de Hubble semblait être que les mesures du télescope Hubble étaient erronées.
Mais ce n’était pas le cas, et le mystère s’est au contraire épaissi. Je n’en suis pas certain, mais l’estimation de Hubble semble largement acceptée depuis assez longtemps, et depuis que j’ai commencé à étudier ce sujet à un niveau de vulgarisation, j’ai toujours vu l’âge de l’Univers indiqué comme étant de 13,8 milliards d’années.
https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble%27s_law#Determining_the...
Légende : « Valeurs de la constante de Hubble ((km/s)/Mpc), avec les incertitudes de mesure des observations récentes[54] »
Les premiers résultats de WMAP en 2003 soutenaient une valeur de 13,7 milliards d’années, puis les résultats ultérieurs l’ont légèrement relevée vers 13,8 milliards d’années. Bien sûr, tous ces résultats comportent des barres d’erreur.
Je l’ai déjà demandé par le passé, mais je n’ai pas l’impression d’avoir reçu une bonne réponse, donc je repose la question :
comment sait-on que les galaxies s’éloignent de nous en accélérant ? On invoque souvent l’observation selon laquelle plus une galaxie est lointaine, plus elle semble s’éloigner vite, en disant que cela implique une accélération.
Mais la même observation ne pourrait-elle pas se produire sans accélération ? Si l’on suppose que, dans l’Univers, des objets se déplacent dans des directions et à des vitesses aléatoires par rapport à la Terre, alors, au bout d’assez longtemps, même les objets qui venaient initialement vers nous pourraient finir par sembler s’éloigner. Et le fait que les objets qui se déplacent vite soient les plus éloignés est, par définition, naturel.
En bref, même si les galaxies n’accéléraient pas, on pourrait voir les galaxies les plus lointaines reculer plus vite.
La façon dont nous mesurons la vitesse des galaxies semble en pratique se résumer au décalage vers le rouge. La triangulation sur de telles distances est impossible, et les échelles de temps sont aussi un obstacle ; il n’y a donc pas vraiment de moyen de vérifier autrement les calculs fondés sur le décalage vers le rouge.
Si le décalage vers le rouge était dû à un autre effet, par exemple une sorte de « dégradation » de la lumière pendant qu’elle traverse le vide pendant des millions d’années, tous les calculs seraient invalidés.
Je l’ai demandé plusieurs fois, mais les réponses étaient généralement du type « on ne connaît pas d’autre raison pour laquelle la lumière serait décalée vers le rouge » ou « le cadre théorique actuel est cohérent ». Même sans autre mesure permettant d’en vérifier la cohérence.
Les théories de l’expansion liées au Big Bang prédisaient que les galaxies très lointaines, étant plus jeunes, auraient une composition différente, mais cette prédiction semble échouer. Cela dit, à mesure que les instruments d’observation progresseront, ils pourront peut-être fournir des réponses plus précises à l’avenir.
Avant cela, elles s’éloignaient déjà, mais leur vitesse n’augmentait pas : elle diminuait, autrement dit l’expansion était en décélération.
L’observation selon laquelle plus une galaxie est lointaine, plus elle semble s’éloigner vite indique que l’Univers est en expansion, mais elle ne dit pas à elle seule si cette expansion accélère, ralentit, ou ni l’un ni l’autre.
Pour voir comment le taux d’expansion évolue au fil du temps, on compare, pour chaque galaxie, la relation entre trois grandeurs observées : décalage vers le rouge, luminosité et taille angulaire. Les cosmologistes utilisent cette relation pour modéliser l’histoire de l’expansion de l’Univers, et concluent que les derniers milliards d’années ont été une phase d’expansion accélérée, précédée d’une phase de décélération.
Dans un scénario avec des objets ayant des directions et des vitesses aléatoires, la distance moyenne entre les objets dans l’ensemble de l’Univers devrait donner un résultat globalement statique. En effet, comme une infinité d’objets viendraient d’une infinité de directions infiniment lointaines, il devrait toujours y avoir des objets autour de nous.
Vous imaginez probablement une situation où l’on place des objets dans une boîte, on leur attribue des vecteurs aléatoires, puis on retire la boîte. Dans ce cas, ils franchiraient tous les limites initiales de la boîte et s’éloigneraient les uns des autres, mais l’Univers ne fonctionne pas ainsi.
Le principal argument en faveur de l’expansion de l’espace est que l’on mesure, via le décalage vers le rouge, la vitesse des objets qui s’éloignent. Des objets situés à la même distance de la Terre, mais dans des régions opposées de l’espace, s’éloignent à des vitesses mesurées presque identiques.
Les théories existantes qui expliquent les observations actuelles n’ont, en pratique, quasiment pas d’alternative à l’expansion de l’espace. Cela ne veut pas dire que nous comprenons tout, mais pour cette mesure précise, il y a très peu de doute. L’espace s’étend, et cela produit l’effet selon lequel tous les objets s’éloignent proportionnellement à leur distance.
Il n’y a pas de raison de croire qu’à grande échelle les galaxies se déplacent dans des directions et à des vitesses aléatoires au point d’expliquer le décalage vers le rouge que nous appelons expansion de l’Univers.
Si l’explication proposée était correcte, on devrait aussi voir des galaxies très lointaines se déplacer très lentement vers nous, et des galaxies proches mais extrêmement rapides pourraient avoir commencé très loin. Il faudrait que des objets entrent depuis l’extérieur de notre Univers local, or cela ne se produit pas.
À l’intérieur du superamas, la gravité l’emporte sur l’expansion de l’espace-temps et nous maintient liés, du moins pour l’instant.
Dans une vidéo d’il y a un an, Dr. Becky abordait le problème des deux principales méthodes de mesure du taux d’expansion — le fond diffus cosmologique et les mesures par supernovæ — qui donnent des résultats différents.
Plus la précision de chaque méthode augmentait, plus les résultats finaux divergeaient.
[0] 'theJWST just made the "Crisis in Cosmology" WORSE'
https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc&t=858s
Personnellement, je pense que la théorie de la lumière fatiguée explique mieux les faits, mais comme cela exige un changement de paradigme, il y aura beaucoup de résistance jusqu’à la révolution.
Même si le titre est repris tel quel de l’article, il vaudrait mieux le remplacer par : « De nouvelles données montrent que les télescopes Webb et Hubble concordent sur le taux d’expansion de l’Univers, mais pas avec les mesures fondées sur le fond diffus cosmologique ».
Un titre du genre « Il est très probable que la tension de Hubble ne soit pas due à une erreur de mesure » serait mieux.
La nouvelle mesure ne semble pas révéler quelque chose ni lever la confusion ; elle ne fait que confirmer les mesures de Hubble déjà existantes. La tension de Hubble reste un problème difficile à résoudre.
Une autre divergence intéressante que les scientifiques ont d’abord prise pour une erreur de mesure est l’Axis of Evil.
Le premier télescope spatial Cosmic Background Explorer (COBE), lancé dans les années 1990, a cartographié le CMB ; cette carte contenait un motif où le CMB était aligné de façon très précise avec le plan du Système solaire, ce qu’il était difficile d’attribuer au hasard. Cela contredit le principe copernicien, selon lequel la Terre et le Système solaire n’ont rien de spécial, et aucune position dans l’Univers n’est particulière.
Les scientifiques ont pensé qu’il s’agissait probablement d’une anomalie due au télescope COBE, et qu’elle disparaîtrait avec le télescope spatial suivant.
La Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), lancée en 2001, a observé le CMB avec une précision et une résolution supérieures, mais l’anomalie était toujours là. Ils ont néanmoins supposé qu’il devait y avoir une erreur de mesure ou de calcul, et ont placé leurs espoirs dans un troisième télescope spatial chargé de mesurer le CMB.
Le Planck Surveyor, lancé en 2009, a effectué des mesures encore plus précises, mais l’anomalie subsiste encore aujourd’hui. C’est ainsi que cette anomalie a reçu le nom d’« Axis of Evil », et elle va à l’encontre de notre compréhension de l’Univers.
Je recommande cette vidéo de 16 minutes de Dr. Becky, qui présente les enjeux autour de la tension de Hubble et des mesures récentes du JWST.
Elle explique bien le problème au grand public : https://www.youtube.com/watch?v=hps-HfpL1vc
C’est une ancienne vidéo, mais elle reste pertinente et présente bien les découvertes du JWST ainsi que les points de friction qui subsistent.
Je suis convaincu à 1000 % que, dans 20, 50, 100 ou 500 ans, l’humanité regardera la science des XXe et XXIe siècles comme nous regardons aujourd’hui celle des XVIe et XVIIe siècles.
Certaines choses auront été globalement justes, mais la plupart seront vues comme inexactes, incomplètes, ou proches d’imaginations issues de modèles antérieurs.
Cela a toujours été le cas, et cette fois ne fera probablement pas exception. À chaque époque, les gens ont pensé comprendre presque entièrement l’univers. Je me souviens avoir lu qu’au début du XXe siècle, on considérait généralement que la science était en grande partie achevée ; quand on pense à la relativité et à la physique quantique, on connaît tous la suite.
Personnellement, j’ai du mal à accepter l’idée que l’univers n’ait même pas 15 milliards « d’années ». Cela ne veut pas dire qu’il n’y ait pas eu à ce moment-là un grand événement cosmique, autrement dit un BANG, mais je ne pense pas que ce soit « le début de tout ». Cela me semble très proche d’une façon de penser du type « Dieu a créé l’univers ».
Les scientifiques parlent de « quarks » ou d’« énergie noire », mais ce sont plutôt des marqueurs pour dire : « on sait à peu près ce que cela fait, mais pas ce que c’est réellement ».
Dans 100 ou 500 ans, la mécanique quantique et la relativité générale apparaîtront elles aussi comme des approximations ou des ombres d’une théorie plus profonde. Mais cela ne change rien au fait que leurs prédictions sont incroyablement précises.
Notre compréhension de la réalité ne progresse pas seulement vers l’avant : elle se rapproche asymptotiquement de la vérité réelle. Une nouvelle théorie peut renverser le cadre conceptuel, mais au final elle doit ajouter des décimales. Sinon, elle serait moins bonne que la théorie existante.
Avec de meilleurs chiffres, on pourrait peut-être parler d’« environ 20 milliards d’années », mais il semble assez clair que le « vrai nombre » aura du mal à dépasser 100 milliards, voire 50 milliards d’années.
Si l’échelle des distances cosmiques vous intéresse, la série YouTube de David Butler, « How far away is it? », est excellente.
Elle traite en détail des méthodes d’estimation des distances le long de l’échelle des distances cosmiques, de leur histoire et d’exemples, et je la recommande vivement.
https://www.youtube.com/playlist?list=PLpH1IDQEoE8QWWTnWG5cK...