Mystère cosmologique: James Webb en quête de la constante de Hubble
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Cette illustration montre comment les télescopes spatiaux Hubble et Webb travaillent pour mesurer avec précision les distances de certaines étoiles spéciales appelées "étoiles Céphéides". Ces étoiles Céphéides sont utilisées pour calibrer la vitesse d'expansion de l'Univers. Elles sont souvent entourées d'autres étoiles, ce qui peut rendre la mesure de leur luminosité moins précise à cause de la lumière des étoiles voisines.
Webb possède une vision infrarouge plus nette qui permet d'isoler plus clairement une étoile céphéide des autres étoiles environnantes, comme on le voit sur le côté droit de l'illustration. Les données de Webb confirment la précision des observations des étoiles Céphéides effectuées par Hubble pendant 30 ans. Ces observations sont cruciales pour établir la première étape de la mesure de la vitesse d'expansion de l'univers, que l'on appelle "l'échelle des distances cosmiques".
À gauche de l'illustration, on voit NGC 5584 dans une image composite obtenue grâce à l'instrument NIRCam (caméra infrarouge proche) de Webb et à la caméra à champ large 3 de Hubble.
Crédit: NASA, ESA, A. Riess (STScI), W. Yuan (STScI).
Le taux d'expansion de l'Univers, appelé constante de Hubble, est un paramètre fondamental pour comprendre son évolution et son sort ultime. La "Tension de Hubble" se manifeste lorsque la valeur mesurée de cette constante diffère de celle prédite à partir de l'éclat résiduel du Big Bang.
Adam Riess, lauréat du prix Nobel et chercheur à la Johns Hopkins University, a utilisé les observations du télescope James Webb pour affiner les mesures locales de la constante de Hubble. Ce télescope spatial est capable de séparer la lumière des étoiles variables de type Céphéide de celle des étoiles voisines, ce qui permet de mesurer la distance des galaxies de façon plus précise.
Les étoiles variables de type Céphéide ont longtemps servi de "chandelle standard" pour mesurer la distance des galaxies lointaines. Ces supergéantes voient leur luminosité varier périodiquement, un phénomène qui est directement lié à leur luminosité intrinsèque.
Avec le télescope spatial Hubble, lancé en 1990, les astronomes ont pu affiner les mesures, mais ces données étaient toujours affectées par diverses sources d'incertitude. Le télescope James Webb, avec sa vision infrarouge, vient améliorer considérablement la qualité des mesures.
Comparaison des relations période-luminosité des Céphéides utilisées pour mesurer les distances. Les points rouges proviennent du télescope Webb, et les points gris du télescope Hubble.
Crédit: NASA, ESA, A. Riess (STScI), et G. Anand (STScI).
Cependant, même si les observations de Webb confirment les mesures antérieures de Hubble, elles ne résolvent pas le mystère de la "Tension de Hubble". Les hypothèses vont bon train, depuis la présence d'une énergie sombre exotique jusqu'à des révisions dans notre compréhension de la gravité.