Une équipe de collaborateurs de Carnegie et de l'Université de Chicago a utilisé des étoiles géantes rouges observées par le télescope spatial Hubble pour effectuer une toute nouvelle mesure de la vitesse d'expansion de l'univers. jeter leur chapeau dans le ring d'un débat très disputé. Leur résultat, qui se situe carrément entre les deux précédents, valeurs concurrentes—sera publié dans le Journal d'astrophysique .

Il y a près d'un siècle, L'astronome de Carnegie Edwin Hubble a découvert que l'univers n'a cessé de croître depuis qu'il a explosé lors du Big Bang. Mais précisément à quelle vitesse il se déplace - une valeur appelée constante de Hubble en son honneur - est restée obstinément insaisissable.

La constante de Hubble a aidé les scientifiques à esquisser l'histoire et la structure de l'univers et une mesure précise de celle-ci pourrait révéler les défauts de ce modèle dominant.

"La constante de Hubble est le paramètre cosmologique qui définit l'échelle absolue, Taille, et l'âge de l'univers; c'est l'un des moyens les plus directs dont nous disposons pour quantifier l'évolution de l'univers, " a déclaré l'auteur principal Wendy Freedman de l'Université de Chicago, qui a commencé ce travail à Carnegie.

Jusqu'à maintenant, il y a eu deux outils principaux utilisés pour mesurer le taux d'expansion de l'univers. Malheureusement, leurs résultats ne concordent pas et la tension entre les deux nombres a persisté alors même que chaque côté fait des lectures de plus en plus précises. Cependant, est possible que la différence entre les deux valeurs soit due à des inexactitudes systémiques dans l'une ou les deux méthodes, incitant l'équipe de recherche à développer leur nouvelle technique.

Une méthode, pionnier à Carnegie, utilise des étoiles appelées Céphéides, qui pulsent à intervalles réguliers. Parce que la vitesse à laquelle ils pulsent est liée à leur luminosité intrinsèque, les astronomes peuvent utiliser leurs luminosités et la période entre les impulsions pour mesurer leurs distances par rapport à la Terre.

"De loin, deux cloches peuvent sembler identiques, écouter leurs tons peut révéler que l'on est en réalité beaucoup plus grand et plus distant, et l'autre est plus petit et plus proche, " a expliqué Barry Madore de Carnegie, l'un des co-auteurs de l'article. "De même, comparer la luminosité des Céphéides lointaines et la luminosité des Céphéides proches nous permet de déterminer à quelle distance se trouvent chacune des galaxies hôtes des étoiles de la Terre. »

Lorsque la distance d'un objet céleste est connue, une mesure de la vitesse à laquelle il s'éloigne de nous révèle le taux d'expansion de l'univers. Le rapport de ces deux chiffres - la vitesse divisée par la distance - est la constante de Hubble.

La deuxième méthode utilise la rémanence laissée par le Big Bang. Appelé rayonnement de fond cosmique, c'est la plus ancienne lumière que nous puissions voir. Modèles de compression dans l'épaisseur, Le plasma bouillonnant dont était composé l'univers des bébés peut encore être vu et cartographié sous forme de légères variations de température. Ces ondulations, documenter les premiers instants de l'univers, peut être avancé dans le temps grâce à un modèle et utilisé pour prédire la constante de Hubble actuelle.

La première technique dit que le taux d'expansion de l'univers est de 74,0 kilomètres par seconde par mégaparsec; ce dernier dit que c'est 67,4. Si c'est réel, l'écart pourrait annoncer une nouvelle physique.

Entrez la troisième option.

Le programme Carnegie-Chicago Hubble, dirigé par Freedman et incluant les astronomes de Carnegie Madore, Christophe Burns, Marc Phillips, Jeff Rich, et Mark Seibert, ainsi que Rachael Beaton, compatriote de Carnegie-Princeton, ont développé une nouvelle façon de calculer la constante de Hubble.

Leur technique est basée sur une classe d'étoiles très lumineuses appelées géantes rouges. À un certain moment de leur cycle de vie, l'hélium de ces étoiles s'enflamme, et leurs structures sont réarrangées par cette nouvelle source d'énergie dans leurs noyaux.

"Tout comme le cri d'un huard est immédiatement reconnaissable parmi les appels d'oiseaux, la luminosité maximale d'une géante rouge dans cet état est facilement différenciée, " expliqua Madore. " Cela en fait d'excellentes bougies standard. "

L'équipe a utilisé les caméras sensibles du télescope spatial Hubble pour rechercher des géantes rouges dans les galaxies voisines.

« Pensez-y comme à balayer une foule pour identifier la personne la plus grande, c'est comme la géante rouge la plus brillante qui subit un flash d'hélium, " a déclaré Burns. " Si vous viviez dans un monde où vous saviez que la personne la plus grande dans n'importe quelle pièce aurait exactement la même hauteur - car nous supposons que la luminosité maximale de la géante rouge la plus brillante est la même - vous pourriez utiliser cette information pour vous dire à quelle distance se trouve la personne la plus grande de vous dans une foule donnée."

Une fois les distances de ces géantes rouges nouvellement découvertes connues, la constante de Hubble peut être calculée à l'aide d'une autre bougie standard, les supernovae de type Ia, pour diminuer l'incertitude causée par la proximité relative des géantes rouges avec nous et étendre notre portée dans le flux plus éloigné de Hubble.

Selon la méthode de la géante rouge, le taux d'expansion de l'univers est de 69,8, tombant de manière provocante entre les deux nombres déterminés précédemment.

"Nous sommes comme cette vieille chanson, 'Coincé au milieu avec vous, '" a plaisanté Madore. "Y a-t-il une crise en cosmologie ? Nous avions espéré être un bris d'égalité, mais pour l'instant la réponse est :pas si vite. La question de savoir si le modèle standard de l'univers est complet ou non reste sans réponse."