Aérospatiale En Vedette
Une mesure qui change la compréhension de l’univers

L’Univers est en expansion croissante. Mais à quelle vitesse se dilate-t-il exactement ? Depuis quelques années, la question fait débat au sein de la communauté mondiale des astrophysiciens et cosmologues. Car leurs calculs diffèrent selon qu’ils estiment le taux d’expansion cosmique en se basant sur l’écho du Big Bang (le fond diffus cosmologique) ou sur les étoiles et les galaxies d’aujourd’hui. C’est ce qu’on appelle la tension de Hubble. Or, une récente étude de l’  École polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) apporte un nouvel élément à la discussion.

L’équipe de Richard Anderson, qui dirige l’unité de recherche Stellar Standard Candles and Distances à l’Institut de Physique de l’École, a mis au point un étalon de mesure cosmique permettant des calculs d’une précision et d’une fiabilité inédites, soit l’étalonnage le plus précis à ce jour des céphéides, des étoiles dont la luminosité fluctue sur une période définie.

En l’appliquant ensuite aux données recueillies par le satellite Gaia de l’Agence spatiale européenne (ESA), les chercheurs sont parvenus à calculer la vitesse d’expansion de l’Univers avec une précision inédite. Appelée constante de Hubble – ou H0 –, cette vitesse d’expansion s’écrit en km/s/Mpc, soit en kilomètres par seconde par mégaparsec – un mégaparsec représentant environ 3,26 millions d’années-lumière.

L’étude a utilisé une « échelle des distances cosmiques ». Fondée sur les principes de la trigonométrie, cette méthode permet des mesures par échelons. L’étalonnage absolu de la luminosité des Céphéides en est le premier. Il sert ensuite de repère pour calculer la distance d’objets plus éloignés, comme les supernovae, puissantes explosions d’étoiles en fin de vie. Grâce à cette technique, les chercheurs ont ainsi confirmé les résultats obtenus préalablement par l’équipe SH0ES (pour Supernovae H0 for the Equation of State of dark energy) dirigée par le lauréat du prix Nobel Adam Riess (physique, 2011), qui place la constante de Hubble à 73,0 +/- 1,0 km/s/Mpc.

La nouvelle étude de l’EPFL améliore la calibration des Céphéides en tant que traceurs de distance astronomique, et porte la précision de cet outil à +/- 0,9%, confirmant également la pertinence des mesures réalisées à partir de l’Univers récent.

« Nous n’avons pas seulement confirmé un taux d’expansion de 73 km par seconde et mégaparsec, nous avons surtout fourni les mesures les plus précises et les plus fiables jamais réalisées à ce jour, commente Richard Anderson. Nous avons obtenu ces résultats en recherchant les céphéides appartenant à des amas stellaires composés de plusieurs centaines d’étoiles et en regardant si elles se déplaçaient de manière coordonnée dans la Voie lactée.

Grâce à cette astuce, nous avons pu tirer le meilleur parti des données du satellite Gaia et des mesures de parallaxes, tout en bénéficiant du gain de précision apporté par les nombreuses étoiles membres de l’amas. Cela nous a permis de fournir la base la plus solide sur laquelle l’échelle des distances peut s’appuyer ».
https://www.epfl.ch/fr/