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Posté par Redbran le Mardi 14/06/2016 à 00:00
L'expansion de l'Univers est bien plus rapide qu'on ne le pensait
La NASA et l'Agence spatiale européenne (ESA) ont utilisé le télescope spatial Hubble pour mesurer la distance d'étoiles situées dans 19 galaxies autres que la Voie Lactée, et constaté que l'expansion de l'Univers est 5 à 9 % plus rapide qu'on ne le pensait.


Cette image du télescope spatial Hubble montre une des galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au...) utilisée pour affiner la mesure de la vitesse (On distingue :) de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) qui se augmente avec le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.).
Crédits: NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son...), ESA et A. Riess (STScI / JHU)

La vitesse de l'expansion ne correspond pas aux prévisions basées sur les mesures du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) laissé par le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la décrivent, sans que cela...), qui a engendré l'Univers connu il y a environ 13,8 milliards d'années. La nouvelle étude a observé les signatures lumineuses d'environ 2 400 étoiles variables de type céphéide (Une céphéide est une étoile géante ou supergéante jaune, de 4 à 15 fois plus massive que le Soleil et de 100 à 30 000 fois plus lumineuse, dont l'éclat varie de 0.1 à 2 magnitudes selon une période bien définie,...) dans 19 galaxies, ainsi que celles de 300 supernovæ de type 1a. Ces étoiles et ces supernovæ ont une luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.) parfaitement déterminée, et font donc partie de l'échelle des distances cosmiques, qui sert aux astronomes à mesurer les distances qui séparent les galaxies.

Les objets célestes qui constituent cette échelle ont un facteur connu qui peut être mesuré avec une grande exactitude. Les astronomes savent ainsi quelle sera la luminosité d'une supernova (Une supernova est l'ensemble des phénomènes conséquents à l'explosion d'une étoile, qui s'accompagne d'une augmentation brève mais fantastiquement...) de type 1a, et qu'il existe une corrélation très étroite entre la magnitude absolue (En astronomie, la magnitude absolue d'un objet céleste est la magnitude de cet objet s'il était placé à une distance de référence fixée à 10 parsecs (environ 32,6...) moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur qu'auraient chacun des membres de l'ensemble...) d'une céphéide et sa période de pulsation. Les chercheurs ont ensuite comparé les observations avec le décalage vers le rouge (Le décalage vers le rouge ou redshift est un phénomène astronomique de décalage vers les grandes longueurs d'onde des raies spectrales et de l'ensemble du spectre...) de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La...) des galaxies qui s'éloignent de nous, ce qui permet d'estimer l'allongement des distances et donc de calculer la vitesse de l'expansion universelle. Cette valeur est celle de la constante de Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en orbite à environ 600 kilomètres d'altitude, il effectue un tour complet de la Terre toutes les 100 minutes. Il est nommé en...).

Le dernier résultat, qui est de 73,2 km/s, s'accompagne d'une réduction de 76 % de l'incertitude sur la constante de Hubble par rapport à 2005, lorsque le projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande...) Supernova H0 for the Equation of State (SHOES) a commencé à cartographier l'expansion de l'Univers. Vu qu'un mégaparsec équivaut à 3,26 millions d'années-lumière, cet ajustement de la constante conduira à doubler d'ici 9,8 milliards d'années-lumière la distance entre les objets cosmiques.

Cependant, cette valeur de l'expansion ne correspond pas aux précédentes prévisions basées sur d'autres observations faites par la sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est au-delà. Cela couvre à la fois les...) Wilkinson (Microwave Anisotropy Probe) de la NASA et par le satellite Planck (Planck est un satellite artificiel de l'Agence spatiale européenne qui doit être lancé en septembre 2008.) de l'ESA. Tous deux ont été mis en orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que dessine dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) pour étudier le fond lumineux résultant du Big Bang, et ont obtenu des valeurs inférieures et légèrement différentes pour l'expansion cosmique, respectivement 5 et 9 % plus faibles.

"Nous partons de chaque extrémité, et nous escomptons nous rencontrer au milieu, si les calculs et les mesures sont justes", commentait Adam Riess, auteur principal de l'étude et Prix Nobel. "Malheureusement nous avons un écart, et nous voulons savoir pourquoi."


Crédit: NASA, ESA, A. Feild (STScI), et A. Riess (STScI / JHU)

Les chercheurs de cette étude conjointe entre la NASA et l'ESA estiment que le coupable de cette accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur vectorielle qui indique la modification...) inattendue pourrait être l'une des composantes invisibles de l'Univers (qui n'émettent ni lumière ni rayonnement) comme la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des...), l'énergie sombre (En cosmologie, l'énergie sombre est une forme d'énergie hypothétique remplissant tout l'Univers et exerçant une pression négative se comportant comme une force gravitationnelle...) ou la radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple :...) sombre. Ces composantes ne peuvent être étudiées directement, et les astronomes doivent s'en remettre à leur influence sur la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) visible, par exemple les galaxies et les superamas (En astronomie, un superamas est une association d'amas et de groupes de galaxies.).

Il se peut que la matière noire soit responsable de l'accélération de l'expansion à cause d'une caractéristique qui n'a pas encore été découverte par suite des lacunes dans les capacités d'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude...). L'écart pourrait aussi signifier que la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un...) d'Albert Einstein (Albert Einstein (né le 14 mars 1879 à Ulm, Wurtemberg, et mort le 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey) est un...) est incomplète lorsqu'on l'applique à l'échelle de l'Univers. Une autre possibilité est que l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) sombre éloigne les galaxies avec bien plus de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage...) que prévue. Enfin, la radiation sombre, constituée d'une famille de particules subatomiques se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière, pourrait avoir apporté l'énergie nécessaire pour accélérer l'expansion de l'Univers jeune.

Une conséquence à très long terme de cette expansion accélérée de l'Univers est que dans un futur très éloigné (de nombreux milliards d'années) toutes les autres galaxies pourraient avoir franchi un "horizon cosmique (L'horizon cosmologique ou horizon cosmique est un terme d'astronomie qui désigne la limite de l'univers observable depuis un point donné (en général la Terre). Selon le contexte,...)", laissant la Voie Lactée (La Voie lactée (appelée aussi « notre galaxie », ou parfois simplement « la Galaxie », avec une...) toute seule dans l'Univers visible.

Mais aujourd'hui et sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...), l'équipe de chercheurs de la NASA et de l'ESA veut réduire à 1 % l'incertitude sur la constante de Hubble. Elle utilisera pour cela les tous derniers télescopes, dans l'espace comme le James Webb Space Telescope (Le James Webb Space Telescope (JWST), anciennement appelé le Next Generation Space Telescope (NGST), est un projet de télescope de la NASA avec le concours de l'Agence spatiale européenne (ESA) et de l'Agence spatiale canadienne (CSA). Il...) (JWST), et au sol comme le télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument d'optique permettant d'augmenter la luminosité ainsi que la taille apparente des objets...) géant européen (E-ELT, pour European Extremely Large Telescope) de l'ESO.

Pour plus d'informaton voir: NASA's Hubble Finds Universe Is Expanding Faster Than Expected

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Source: CORIDS-Europa