La constante de Hubble est une unité utilisée pour décrire l’expansion de l’espace-temps, qui est définie comme la vitesse (kilomètres par seconde) sur une distance donnée (par mégaparsec). Faisant partie d’une équation appelée loi de Hubble, elle décrit une expansion accélérée de la distance entre tous les points de l’Univers.
En théorie, la valeur de la constante est calculée en combinant la vitesse des galaxies lointaines qui semblent s’éloigner de nous, ainsi qu’une estimation de leur distance.
Réaliser cette mesure en pratique a été plus facile à dire qu’à faire. Différentes méthodes pour déterminer la véritable valeur de la constante de Hubble ont donné des réponses subtilement – mais significativement – différentes, à la grande frustration des physiciens.
Quelles sont les méthodes de calcul de la constante de Hubble ?
Une façon efficace de mesurer la vitesse d’un objet qui recule est de regarder sa couleur, puis de la comparer à ce que vous pensez que sa couleur devrait être.
De même que le timbre d’une sirène a une tonalité plus grave lorsqu’elle s’éloigne de votre position à grande vitesse, la couleur d’un objet aura une » tonalité plus grave « , ou une teinte plus rouge, car ses ondes lumineuses sont étirées par son mouvement relatif.
Lorsque ce phénomène de » décalage vers le rouge » a été appliqué à des galaxies lointaines au début du XXe siècle, il est apparu que beaucoup plus nombreuses étaient celles qui s’éloignaient de nous que ce à quoi on aurait pu s’attendre.
L’astronome américain Edwin Hubble s’est intéressé de plus près à cette affirmation de galaxies en fuite en 1929, en prêtant plus d’attention à leurs distances.
Il a déterminé que plus la galaxie était éloignée, plus elle semblait reculer rapidement, établissant les bases d’une théorie sur le Big Bang et l’expansion accélérée de l’Univers.
Les premières estimations de Hubble sur ce taux d’expansion constant étaient de l’ordre de 500 km/s/Mps. Mais il y avait encore beaucoup d’imprécision dans la façon de mesurer ces distances extraordinaires.
Les méthodes ultérieures ont fait appel à divers outils pour déterminer les distances et les taux de mouvement entre différentes sources lumineuses.
Certains efforts ont continué à s’appuyer sur des étoiles pulsantes avec une luminosité intrinsèque connue, appelées étoiles variables céphéides, en les utilisant comme un moyen de calibrer des lumières plus lointaines comme les supernovae. D’autres ont mesuré la lueur étirée du rayonnement de fond de l’Univers primitif, vestige du Big Bang. Ces méthodes améliorées nous ont donné une valeur pour la constante de Hubble plus proche d’environ 70 km/s/Mps.
Malheureusement, selon la base de la méthode utilisée, le chiffre exact pourrait se situer entre environ 67,4 (km/s)/Mpc (à un kilomètre par seconde près) et un nombre de l’ordre de 73,5 (km/s)/Mpc.
Au lieu de se limiter à une » bonne » réponse, des outils de mesure de la constante toujours plus précis ont donné des valeurs incroyablement précises, mais toujours très différentes de l’expansion de l’Univers.
Pourquoi la constante de Hubble est-elle si difficile à calculer ?
On ne sait pas exactement pourquoi il existe des valeurs aussi radicalement différentes pour la constante de Hubble. Bien que les résultats semblent tous fiables, il est clair qu’il nous manque quelque chose qui met chaque chiffre en contexte.
Il est possible que notre position dans l’Univers ne soit pas aussi ennuyeusement moyenne que nous pourrions le supposer. Si nous étions assis à l’intérieur d’une poche unique de l’espace, comme une bulle, les différentes méthodes de calcul de la constante de Hubble pourraient être biaisées par notre point de vue un peu spécial.
Des variations dans la forme de l’Univers pourraient également changer la façon dont nous interprétons les résultats de ces mesures.
Nous pourrions également considérer le fait que la constante de Hubble n’a peut-être pas besoin d’être constante, les changements dans le temps ou dans l’espace provenant de diverses interactions (certaines potentiellement non encore réalisées) pour aboutir à différentes valeurs.
Il y a aussi la possibilité infiniment mince qu’il n’y ait pas vraiment de différence après tout, avec des données supplémentaires révélant potentiellement que ces groupes de chiffres bizarres pourraient juste être une coïncidence improbable et très malchanceuse.