Le télescope spatial James Webb complique le paradoxe de l’univers en expansion en vérifiant le travail de Hubble
Le télescope spatial James Webb (JWST) a revérifié le travail de son frère aîné, le télescope spatial Hubble. Les mesures effectuées par Hubble sur le taux d’expansion de l’univers sont exemplaires, a découvert l’observatoire pionnier, renforçant encore davantage ce que l’on appelle « Tension de Hubble« .
En termes simples, les mesures du taux d’expansion de l’univers, défini par une propriété appelée Constante de Hubblene comptez pas.
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D’une part, les observations du fond cosmique de micro-ondes (CMB), qui est comme une petite image du cosmos datant de seulement 379 000 ans après le Big Bang, disons que l’univers devrait s’étendre aujourd’hui à une vitesse d’environ 67,8 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cela signifie que chaque volume d’espace représente un million parsecs (3,26 millions Années lumière) devrait s’étendre à un rythme de 67,8 kilomètres (42,1 miles) chaque seconde.
Une autre façon de mesurer cette expansion consiste à grimper sur l’échelle des distances cosmiques, où chaque échelon est formé par un jalon astrophysique différent, tel que les étoiles variables céphéides et les étoiles de type Ia. supernovae. La luminosité de ces objets peut nous indiquer leurs distances, que nous pouvons ensuite comparer à leur décalage vers le rouge valeurs pour déterminer à quel point l’univers s’est étendu pendant que leur lumière voyageait vers nous. Le problème, cependant, est que cette méthode nous donne une valeur complètement différente de la constante de Hubble : quelque part autour de 73,2 kilomètres (45,5 miles) par seconde par mégaparsec.
Le paradoxe apparent entre les deux mesures est ce que les cosmologistes ont commencé à appeler la tension de Hubble. Personne ne sait ce qui en est la cause, mais certaines hypothèses font appel à une nouvelle physique pour expliquer cette apparente contradiction.
Une explication possible est qu’il existe une erreur de mesure sur l’échelon inférieur de l’échelle des distances cosmiques, qui abrite les variables des Céphéides. Ce sont des étoiles dont la luminosité fluctue de manière prévisible à mesure que les étoiles entrent et sortent. Plus la période de pulsation entre les moments de luminosité maximale est longue, plus cette luminosité maximale est grande. Cette relation période-luminosité nous permet de calculer avec précision leurs distances à la Terre ; il est possible de mesurer la période de pulsation pour calculer la luminosité maximale, puis, en fonction de la luminosité d’une variable céphéide qui nous apparaît dans le ciel, nous pouvons déterminer à quelle distance elle doit être pour apparaître aussi brillante.
Ce n’est cependant pas une méthode infaillible.
Le télescope spatial Hubble est capable d’observer les variables céphéides dans les galaxies lointaines, mais plus elles sont éloignées, plus il devient difficile de les distinguer parmi toutes les autres étoiles qui se pressent autour d’elles. En tant que tel, on craignait que les étoiles non résolues adjacentes aux variables des Céphéides dans ces galaxies lointaines ajoutaient aux valeurs de luminosité apparente des Céphéides, créant une erreur invisible et systématique dans les mesures. La poussière interstellaire peut également affecter la luminosité des variables des Céphéides, les atténuant depuis notre point d’observation sur Terre.
Mais de nouvelles mesures réalisées avec le télescope spatial James Webb sur cinq galaxies hébergeant un total combiné de plus d’un millier de variables céphéides ont exclu cette possible erreur. La vision infrarouge du JWST est capable de traverser la poussière interstellaire, tandis que sa plus grande résolution lui permet de résoudre clairement les variables des Céphéides afin qu’elles se démarquent de la foule. À partir de ces mesures JWST, les astronomes dirigés par Adam Riess de l’Université Johns Hopkins ont déterminé que les mesures originales de Hubble étaient exactes.
« Nous avons désormais couvert toute la gamme de ce que Hubble a observé et nous pouvons exclure une erreur de mesure comme cause de la tension de Hubble avec une très grande confiance », a déclaré Riess dans un communiqué. déclaration.
Les cinq galaxies observées par le JWST, dont la plus éloignée est NGC 5468, située à 130 millions d’années-lumière de nous, ont également accueilli au total huit supernovas de type Ia au cours des dernières décennies. Ces supernovas, qui signalent la destruction de naines blanches, ont une courbe de luminosité standardisable et forment le prochain échelon sur l’échelle des distances cosmiques au-dessus des Céphéides. Étant donné que le barreau précédent est nécessaire pour calibrer le barreau suivant, les observations du JWST sur les variables des Céphéides rendent donc les mesures de distance utilisant les supernovae de type Ia – qui sont suffisamment brillantes pour être vues dans des galaxies beaucoup plus éloignées que les Céphéides – plus précises. Et eux aussi nous disent qu’il y a une contradiction dans les différentes mesures de la constante de Hubble.
« Une fois les erreurs de mesure annulées, ce qui reste est la possibilité réelle et passionnante que nous ayons mal compris l’univers », a déclaré Riess.
Les résultats de l’équipe tardent à venir, après avoir été disponible sur le serveur de pré-impression arxiv et gagner du bavardage à la fin de l’année dernière. Mais maintenant qu’ils sont publiés dans leur intégralité, nous pouvons peut-être enfin clore le chapitre consistant à imputer les tensions de Hubble à Hubble lui-même.
Les résultats de l’équipe de Riess ont été publiés le 6 février dans Les lettres du journal astrophysique.