Il y a plus de 90 ans, l'astronome Edwin Hubble a observé le premier indice de la vitesse à laquelle l'univers s'étend, appelée constante de Hubble.

Presque immédiatement, les astronomes ont commencé à discuter de la valeur réelle de cette constante, et au fil du temps, s'est rendu compte qu'il y avait un écart dans ce nombre entre les premières observations de l'univers et les dernières observations de l'univers.

Au début de l'existence de l'univers, la lumière se déplaçait à travers le plasma - il n'y avait pas encore d'étoiles - et à partir d'oscillations similaires aux ondes sonores créées par cela, les scientifiques ont déduit que la constante de Hubble était d'environ 67. Cela signifie que l'univers s'étend d'environ 67 kilomètres par seconde plus rapidement tous les 3,26 millions d'années-lumière.

Mais cette observation diffère lorsque les scientifiques examinent la vie future de l'univers, après la naissance des étoiles et la formation des galaxies. La gravité de ces objets provoque ce qu'on appelle une lentille gravitationnelle, qui déforme la lumière entre une source distante et son observateur.

D'autres phénomènes dans cet univers tardif incluent des explosions extrêmes et des événements liés à la fin de la vie d'une étoile. Sur la base de ces observations plus tardives, les scientifiques ont calculé une valeur différente, autour de 74. Cet écart s'appelle la tension de Hubble.

Maintenant, une équipe internationale comprenant un physicien de l'Université du Michigan a analysé une base de données de plus de 1, 000 explosions de supernovae, soutenant l'idée que la constante de Hubble pourrait ne pas être constante.

Au lieu, il peut changer en fonction de l'expansion de l'univers, grandit au fur et à mesure que l'univers s'étend. Cette explication nécessite probablement une nouvelle physique pour expliquer le taux croissant d'expansion, comme une version modifiée de la gravité d'Einstein.

Les résultats de l'équipe sont publiés dans le Journal d'astrophysique .

« Le fait est qu'il semble y avoir une tension entre les valeurs les plus élevées pour les observations tardives de l'univers et les valeurs inférieures pour les premières observations de l'univers, " a déclaré Enrico Rinaldi, chercheur au département de physique de l'U-M. « La question que nous avons posée dans cet article est :et si la constante de Hubble n'était pas constante ? Et si elle changeait réellement ? »

Les chercheurs ont utilisé un ensemble de données de supernovae, des explosions spectaculaires qui marquent la dernière étape de la vie d'une étoile. Quand ils brillent, ils émettent un type de lumière spécifique. Spécifiquement, les chercheurs examinaient les supernovae de type Ia.

Ces types d'étoiles de supernovae ont été utilisés pour découvrir que l'univers était en expansion et en accélération, Rinaldi a dit, et ils sont connus comme "bougies standard, " comme une série de phares avec la même ampoule. Si les scientifiques connaissent leur luminosité, ils peuvent calculer leur distance en observant leur intensité dans le ciel.

Prochain, les astronomes utilisent ce qu'on appelle le "redshift" pour calculer comment le taux d'expansion de l'univers pourrait avoir augmenté au fil du temps. Le décalage vers le rouge est le nom du phénomène qui se produit lorsque la lumière s'étire au fur et à mesure que l'univers s'étend.

L'essence de l'observation originale de Hubble est que plus on s'éloigne de l'observateur, plus la longueur d'onde s'allonge, comme si vous placiez un Slinky contre un mur et que vous vous en éloigniez, tenant une extrémité dans vos mains. Le décalage vers le rouge et la distance sont liés.

Dans l'étude de l'équipe de Rinaldi, chaque groupe d'étoiles a une valeur de référence fixe de redshift. En comparant le redshift de chaque groupe d'étoiles, les chercheurs peuvent extraire la constante de Hubble pour chacun des différents bacs.

Dans leur analyse, les chercheurs ont séparé ces étoiles en fonction des intervalles de redshift. Ils ont placé les étoiles à un intervalle de distance dans un "bac, " puis un nombre égal d'étoiles au prochain intervalle de distance dans un autre bac, etc. Plus la poubelle est proche de la Terre, plus les étoiles sont jeunes.

"Si c'est une constante, alors il ne devrait pas être différent lorsque nous l'extrayons de bacs de distances différentes. Mais notre résultat principal est qu'il change en fait avec la distance, " dit Rinaldi. " La tension de la constante de Hubble peut s'expliquer par une certaine dépendance intrinsèque de cette constante à la distance des objets que vous utilisez. "

En outre, les chercheurs ont découvert que leur analyse de la constante de Hubble changeant avec le décalage vers le rouge leur permet de "connecter" en douceur la valeur de la constante des premières sondes de l'univers et la valeur des dernières sondes de l'univers, dit Rinaldi.

"Les paramètres extraits sont toujours compatibles avec la compréhension cosmologique standard que nous avons, " dit-il. " Mais cette fois, ils se déplacent juste un petit peu alors que nous modifions la distance, et ce petit décalage suffit à expliquer pourquoi nous avons cette tension."

Les chercheurs disent qu'il existe plusieurs explications possibles à ce changement apparent de la constante de Hubble, l'une étant la possibilité de biais d'observation dans l'échantillon de données. Pour aider à corriger les biais potentiels, les astronomes utilisent Hyper Suprime-Cam sur le télescope Subaru pour observer des supernovae plus faibles sur une vaste zone. Les données de cet instrument augmenteront l'échantillon de supernovae observées dans des régions éloignées et réduiront l'incertitude des données.