Si l’expansion de l’univers est un fait établi, la vitesse à laquelle elle se produit divise les scientifiques.

Deux des meilleures méthodes dont nous disposons pour mesurer le taux d’expansion de l’univers, soit la constante de Hubble, donnent des résultats qui ne concordent pas. Ce problème majeur de la cosmologie moderne est connu sous le nom de « tension de Hubble ».

Nous nous sommes demandé si une théorie proposée initialement pour expliquer l’origine des champs magnétiques cosmiques pouvait nous aider à solutionner le mystère de la tension de Hubble.

Nos récentes recherches explorent la possibilité que des champs magnétiques extrêmement faibles, vestiges des premiers instants suivant le Big Bang, puissent nous aider à résoudre la tension de Hubble, tout en nous offrant un aperçu de la physique à des énergies bien supérieures à celles pouvant être atteintes sur Terre.

Constante de Hubble et tension de Hubble

Les astronomes utilisent la constante de Hubble pour mesurer la vitesse d’expansion de l’univers. Elle tire son nom de l’astronome américain Edwin Hubble, qui a découvert que l’univers était en expansion.

Il existe deux approches pour calculer la constante de Hubble. La première est indirecte et repose sur les prédictions de notre modèle cosmologique, ajusté pour correspondre aux motifs du fond diffus cosmologique, soit le faible rayonnement résiduel du Big Bang.

Des instruments tels que le télescope spatial Planck ont mesuré d’infimes fluctuations de cette lumière primordiale, ce qui a permis d’obtenir une constante de Hubble d’environ 67 kilomètres par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc). Un parsec est une unité de distance utilisée en astronomie équivalant à environ 3,26 années-lumière, soit 30,9 billions de kilomètres. Un mégaparsec équivaut à un million de parsecs.

La deuxième méthode est plus directe et semblable à celle adoptée par Hubble dans les années 1920 quand il a démontré pour la première fois que l’univers était en expansion. Elle consiste à mesurer la vitesse à laquelle les galaxies lointaines s’éloignent de la nôtre, la Voie lactée, en observant la luminosité des explosions de supernovae dans ces galaxies.

Les supernovae de type Ia sont appelées « chandelles standard », car nous savons que leur luminosité est la même où qu’elles se trouvent. Nous pouvons donc évaluer la distance qui nous en sépare en fonction de leur luminosité apparente.

Pour déterminer leur luminosité intrinsèque, les astronomes utilisent d’autres chandelles standard, comme les étoiles céphéides, dans les galaxies avoisinantes. Ces observations, réalisées à l’aide des télescopes spatiaux Hubble et James Webb, donnent une valeur plus élevée, soit environ 73 km/s/Mpc.

C’est cette différence entre les deux résultats qu’on appelle « tension de Hubble ». La différence entre 67 et 73 peut sembler minime, mais elle est statistiquement très significative. Si les deux méthodes sont correctes, alors le modèle standard de la cosmologie doit présenter une lacune.

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