Loi de Hubble - Définition et Explications

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Valeur de la constante de Hubble

La valeur actuelle de la constante de Hubble est aujourd'hui (2006) mesurée à 72 km⋅s-1⋅Mpc-1 (72 kilomètres par seconde et par mégaparsec), avec une incertitude d'environ 10 % (soit 8 km⋅s-1⋅Mpc-1). Ce résultat est obtenu de façon consistante par de nombreuses méthodes :

  • La méthode historique de Hubble (Le télescope spatial Hubble (en anglais, Hubble Space Telescope ou HST) est un télescope en...) à l'aide de céphéides ;
  • Des méthodes similaires basées sur l'utilisation de supernovae de type Ia et de type II ;
  • L'étude du plan fondamental des galaxies ;
  • L'étude des décalages des fluctuations de luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit...) des images multiples des quasars dont plusieurs images sont produites par des effets de lentille gravitationnelle (Les lentilles gravitationnelles déforment l'image que l'on reçoit d'un objet astronomique comme...).

La valeur actuelle est considérablement plus basse que la valeur initiale trouvée par Hubble (de l'ordre de 500 km⋅s-1⋅Mpc-1). L'erreur commise par Hubble était due à une mauvaise estimation de la magnitude absolue (En astronomie, la magnitude absolue d'un objet céleste est la magnitude de cet objet s'il était...) des céphéides, aujourd'hui considérablement mieux connue (voir mesure des distances en astronomie).

Interprétation physique de la loi de Hubble (En astronomie, la loi de Hubble énonce que les galaxies s'éloignent les unes des autres...)

Si l'on se restreint à l'application de la loi de Hubble dans l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) local (quelques centaines de millions d'années lumière), alors il est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou...) à fait possible d'interpréter la loi de Hubble comme un mouvement des galaxies (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec...) dans l'espace. Néanmoins, la loi énonçant une vitesse (On distingue :) de récession apparente proportionnelle à la distance, son extrapolation conduit à conclure que des galaxies suffisamment lointaines s'éloignent de nous à une vitesse plus grande que la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...), en contradiction (Une contradiction existe lorsque deux affirmations, idées, ou actions s'excluent mutuellement.) apparente avec la relativité restreinte (La relativité restreinte est la théorie formelle élaborée par Albert Einstein...). De fait, ce n'est pas dans le cadre de la relativité restreinte que l'on doit appliquer la loi de Hubble, mais celui de la relativité générale (La relativité générale, fondée sur le principe de covariance générale...). Celle-ci stipule (En botanique, les stipules sont des pièces foliaires, au nombre de deux, en forme de feuilles...) entre autres que le concept de vitesse relative (L'expression vitesse relative est communément utilisée, pour exprimer la différence...) entre deux objets (deux galaxies distantes, par exemple), est un concept purement local : on ne peut mesurer la différence de vitesse entre deux objets que si leur trajectoires sont « suffisamment proches » l'une de l'autre. Il convient bien sûr de préciser ce dernier terme, qui en l'occurrence dit essentiellement que la notion de vitesse relative n'a de sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) que dans une région de l'espace-temps (La notion d'espace-temps a été introduite au début des années 1900 et reprise...) qui peut être correctement décrite par une métrique de Minkowski. Il est en effet possible de montrer (voir Expansion de l'univers) que l'échelle de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) au-delà de laquelle on ne peut plus décrire localement un espace en expansion par une métrique de Minkowski est précisément le rayon de Hubble, soit la distance au-delà de laquelle les vitesses de récession apparentes sont précisément relativistes.

L'interprétation en termes de mouvement dans l'espace décrit par la relativité restreinte devient donc précisément invalide au moment où surgit le paradoxe (Un paradoxe est une proposition qui contient ou semble contenir une contradiction logique, ou un...) d'une vitesse de récession supérieure à la vitesse de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...). Ce paradoxe est résolu dans le cadre de la relativité générale qui permet d'interpréter la loi de Hubble non pas comme un mouvement dans l'espace, mais une expansion de l'espace lui-même. Dans ce cadre-là, le postulat d'impossibilité de dépassement (Un dépassement est le fait de rouler pendant un instant, en général relativement...) de la vitesse de la lumière fréquemment (et improprement) employé en relativité restreinte se reformule de façon plus exacte en énonçant qu'aucun signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) ne peut se déplacer à une vitesse supérieure à celle de la lumière, les vitesses étant localement mesurées par des observateurs dans des régions où l'espace peut être décrit par la relativité restreinte (soit à petite échelle).

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