La prochaine fois que vous mangerez un muffin aux myrtilles (ou aux pépites de chocolat), pensez à ce qui est arrivé aux myrtilles dans la pâte pendant la cuisson. Les myrtilles ont commencé toutes écrasées ensemble, mais à mesure que le muffin grossissait, ils ont commencé à s'éloigner l'un de l'autre. Si vous pouviez vous asseoir sur une myrtille, vous verriez toutes les autres s'éloigner de vous, mais la même chose serait vraie pour n'importe quelle myrtille que vous avez choisie. En ce sens, les galaxies ressemblent beaucoup aux myrtilles.

Depuis le Big Bang, l'univers est en expansion. Le fait étrange est qu'il n'y a pas un seul endroit à partir duquel l'univers s'étend, mais plutôt toutes les galaxies s'éloignent (en moyenne) de toutes les autres. De notre point de vue dans la galaxie de la Voie lactée, il semble que la plupart des galaxies s'éloignent de nous - comme si nous étions le centre de notre univers en forme de muffin. Mais cela ressemblerait exactement à n'importe quelle autre galaxie – tout s'éloigne de tout le reste.

Pour rendre les choses encore plus confuses, de nouvelles observations suggèrent que le taux de cette expansion dans l'univers peut être différent selon la distance à laquelle vous regardez dans le temps. Ces nouvelles données, publié dans le Journal d'astrophysique , indique qu'il est peut-être temps de réviser notre compréhension du cosmos.

Le défi de Hubble

Les cosmologistes caractérisent l'expansion de l'univers dans une loi simple connue sous le nom de loi de Hubble (du nom d'Edwin Hubble – bien qu'en fait de nombreuses autres personnes aient anticipé la découverte de Hubble). La loi de Hubble est l'observation que les galaxies plus éloignées s'éloignent à un rythme plus rapide. Cela signifie que les galaxies proches s'éloignent relativement lentement en comparaison.

La relation entre la vitesse et la distance d'une galaxie est définie par "la constante de Hubble", qui est d'environ 44 miles (70 km) par seconde par Mega Parsec (une unité de longueur en astronomie). Cela signifie qu'une galaxie gagne environ 50, 000 miles par heure pour chaque million d'années-lumière il est loin de nous. Le temps que vous lisiez cette phrase, une galaxie à une distance d'un million d'années-lumière s'éloigne d'environ 100 milles supplémentaires.

Cette expansion de l'univers, les galaxies proches s'éloignant plus lentement que les galaxies lointaines, est ce que l'on attend d'un cosmos en expansion uniforme avec de l'énergie noire (une force invisible qui accélère l'expansion de l'univers) et de la matière noire (une forme de matière inconnue et invisible qui est cinq fois plus courante que la matière normale). C'est ce que l'on observerait aussi des myrtilles dans un muffin en expansion.

L'histoire de la mesure de la constante de Hubble a été semée d'embûches et de révélations inattendues. En 1929, Hubble lui-même pensait que la valeur devait être d'environ 342, 000 miles par heure par million d'années-lumière - environ dix fois plus que ce que nous mesurons maintenant. Les mesures de précision de la constante de Hubble au fil des ans sont en fait ce qui a conduit à la découverte par inadvertance de l'énergie noire. La quête pour en savoir plus sur ce mystérieux type d'énergie, qui représente 70% de l'énergie de l'univers, a inspiré le lancement du (actuel) meilleur télescope spatial au monde, nommé d'après Hubble.

Le clou du spectacle cosmique

Maintenant, il semble que cette difficulté puisse perdurer en raison de deux mesures très précises qui ne concordent pas. Tout comme les mesures cosmologiques sont devenues si précises que la valeur de la constante de Hubble devait être connue une fois pour toutes, il a été constaté à la place que les choses n'ont pas de sens. Au lieu d'un, nous avons maintenant deux résultats impressionnants.

D'un côté, nous avons les nouvelles mesures très précises du fond diffus cosmologique – la rémanence du Big Bang – de la mission Planck, qui a mesuré la constante de Hubble à environ 46, 200 miles par heure par million d'années-lumière (ou en utilisant les unités des cosmologistes 67,4 km/s/Mpc).

De l'autre côté nous avons de nouvelles mesures d'étoiles pulsantes dans les galaxies locales, aussi extrêmement précis, qui a mesuré la constante de Hubble à 50, 400 miles par heure par million d'années-lumière (ou en utilisant les unités cosmologistes 73,4 km/s/Mpc). Ceux-ci sont plus proches de nous dans le temps.

Ces deux mesures prétendent que leur résultat est correct et très précis. Les incertitudes des mesures ne sont que d'environ 300 miles par heure par million d'années-lumière, il semble donc qu'il y ait une différence significative dans le mouvement. Les cosmologistes qualifient ce désaccord de « tension » entre les deux mesures :elles tirent toutes les deux statistiquement des résultats dans des directions différentes, et quelque chose doit se casser.

Nouvelle physique ?

Alors qu'est-ce qui va casser ? Pour le moment, le jury est sorti. Il se pourrait que notre modèle cosmologique soit erroné. Ce que l'on voit, c'est que l'univers s'étend plus vite à proximité que ce à quoi on pourrait s'attendre sur la base de mesures plus éloignées. Les mesures du fond diffus cosmologique ne mesurent pas directement l'expansion locale, mais plutôt en déduire via un modèle – notre modèle cosmologique. Cela a été extrêmement efficace pour prédire et décrire de nombreuses données d'observation dans l'univers.

Ainsi, bien que ce modèle puisse être faux, personne n'a proposé de modèle simple et convaincant qui puisse expliquer cela et, à la fois, expliquer tout le reste que nous observons. Par exemple, nous pourrions essayer d'expliquer cela avec une nouvelle théorie de la gravité, mais alors d'autres observations ne correspondent pas. Ou nous pourrions essayer de l'expliquer avec une nouvelle théorie de la matière noire ou de l'énergie noire, mais alors d'autres observations ne correspondent pas – et ainsi de suite. Donc si la tension est due à une nouvelle physique, il doit être complexe et inconnu.

Une explication moins excitante pourrait être qu'il y a des « inconnues inconnues » dans les données causées par des effets systématiques, et qu'une analyse plus minutieuse pourrait un jour révéler un effet subtil qui a été négligé. Ou ce pourrait être juste un coup de chance statistique, cela disparaîtra lorsque plus de données seront recueillies.

On ne sait pas actuellement quelle combinaison de la nouvelle physique, des effets systématiques ou de nouvelles données résoudront cette tension, mais quelque chose doit donner. L'image de muffin en expansion de l'univers peut ne plus fonctionner, et les cosmologues sont dans une course pour gagner un "grand écrasement cosmique" pour expliquer ce résultat. Si une nouvelle physique est nécessaire pour expliquer ces nouvelles mesures, alors le résultat sera un changement spectaculaire de notre image du cosmos.

Cet article a été initialement publié sur The Conversation. Lire l'article original.