Cela fait des années que l’on parle régulièrement de la « tension de Hubble » en tant que facteur déterminant de la crise du modèle cosmologique standard comportant matière et énergie noire, crise qui pourrait même être une crise de la physique fondamentale.
Cette tension est en effet potentiellement la manifestation de l’existence d’une énergie noire affectant l’expansion de la totalité de l’espace observable de telle sorte que cette expansion semble s’accélérer depuis un peu plus de 5 milliards d’années.
Depuis quelques mois, cependant, un groupe de chercheurs menés par la cosmologiste de l’université de Chicago Wendy Freedman avait commencé à expliquer que selon des analyses des observations faites avec le télescope spatial James-Webb et effectuées par elle et ses collègues, il n’y avait peut-être pas finalement de « tension de Hubble », et donc encore moins de nouvelle physique à prendre en considération
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Wendy Freedman vient de faire valoir point de vue dans un article du 12 août 2024 dont on trouvera ci-dessous les références et l’abstract
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Mais de quoi parle-t-on vraiment avec la « tension de Hubble » ? Il s’agit du désaccord de plus en plus significatif apparaissant , aux erreurs de mesure près, entre deux méthodes importantes de détermination d’une constante notée H0 qui intervient de façon fondamentale dans la Loi de Hubble-Lemaître permettant de relier la distance d’une galaxie à son décalage spectral.
Cette constante est un paramètre fondamental du modèle cosmologique standard que l’on peut évaluer en mesurant précisément les caractéristiques du rayonnement fossile. Ceci a été fait avec la mission Planck.en tenant compte de plusieurs sources d’erreurs possibles.
Le prix Nobel de physique Adam Riess et ses collègues, comme Saul Perlmutter, avaient entrepris de mesurer la constante de Hubble-Lemaître en utilisant le télescope Hubble puis le James Web Space Telescope afin d’étudier les explosions de supernovae SN Ia dans des galaxies de plus en plus lointaines. Lui et ses collègues trouvaient une valeur différente. En fait, depuis 10 ans, l’écart se creusait entre ces mesures obtenues par deux méthodes, l’étude du rayonnement fossile donnant H0 = 67.4 ± 0.5 km s−1 Mpc−1 et les supernovae H0 = 73.0 ± 1.0 km s−1 Mpc−1.
La méthode de la parallaxe
C’est le mathématicien et astronome Hipparque, peut-être le fondateur de la trigonométrie, qui a semble-t-il utilisé pour la première fois la méthode dite de la parallaxe pour mesurer les distances des planètes dans le Système solaire. Mais c’est Copernic qui le premier a eu l’idée de transposer la méthode à l’échelle des étoiles. Les tentatives en ce sens restèrent vaines jusqu’au début du XIXe siècle, lorsque Friedrich Bessel réussit enfin, en 1838, à mesurer la parallaxe de 61 Cygni.
La méthode est simple : il suffit de mesurer le changement de position apparent d’une étoile sur la sphère céleste au cours de l’année. La simple mesure de l’angle p, la parallaxe, à deux positions sur l’orbite terrestre formant une base triangulaire, permet de connaître la distance de l’étoile à notre Système solaire, si l’on connaît la distance moyenne Terre-Soleil, dite unité astronomique (UA)
Toutefois, cette méthode ne fonctionne bien que pour des étoiles relativement proches, comme Alpha du Centaure ou Tau Ceti. Elle devient de moins en moins précise avec la distance et de plus en plus difficile à mesurer, car p devient de plus en plus petit. C’est pourquoi on se sert de la méthode de la parallaxe pour calculer la distance des étoiles variables particulières que sont les céphéides. On peut relier la magnitude absolue de ces étoiles à la variation périodique de leur luminosité. En mesurant leur luminosité apparente, on peut en déduire leur distance.
Ainsi, par ce que l’on appelle la loi de Tully-Fisher, il est possible de connaître la luminosité intrinsèque des galaxies spirales qui vont alors jouer dans le monde des galaxies le même rôle que les céphéides.
On ne peut pas se servir à grande distance des céphéides pour deux raisons, d’abord elles ne sont pas assez brillantes et enfin, il faut pouvoir atteindre une résolution suffisante avec un télescope pour distinguer une céphéide se trouvant dans une lointaine galaxie.
On peut finalement utiliser la loi de Tully Fisher pour calibrer des mesures de distance à l’échelle cosmologique au moyen des explosions de supernovae SN Ia. Ce sont des explosions de naines blanches dont la luminosité ne doit pas beaucoup varier. Comme ces explosions sont très lumineuses, elles permettent de sonder des distances sur plusieurs milliards d’années-lumière
référence
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Status Report on the Chicago-Carnegie Hubble Program (CCHP): Three Independent Astrophysical Determinations of the Hubble Constant Using the James Webb Space Telescope
Submitted on 12 Aug 2024]
Wendy L. Freedman, Barry F. Madore, In Sung Jang, Taylor J. Hoyt, Abigail J. Lee, Kayla A. Owens
We present the latest results from the Chicago Carnegie Hubble Program (CCHP) to measure the Hubble constant using data from the James Webb Space Telescope (JWST). This program is based upon three independent methods: (1) Tip of the Red Giant Branch (TRGB) stars, (2) JAGB (J-Region Asymptotic Giant Branch) stars, and (3) Cepheids. Our program includes 10 nearby galaxies, each hosting Type Ia supernovae, suitable for measuring the Hubble constant (Ho). It also includes NGC 4258, which has a geometric distance, setting the zero point for all three methods. The JWST observations have significantly higher signal-to-noise and finer angular resolution than previous observations with the Hubble Space Telescope (HST). We find three independent values of Ho = 69.85 +/- 1.75 (stat) +/- 1.54 (sys) for the TRGB, Ho = 67.96 +/- 1.85 (stat) +/- 1.90 (sys) for the JAGB, and Ho = 72.05 +/- 1.86 (stat) +/- 3.10 (sys) km/s/Mpc for Cepheids. Tying into supernovae, and combining these methods adopting a flat prior, yields our current estimate of Ho = 69.96 +/- 1.05 (stat) +/- 1.12 (sys) km/s/Mpc. The distances measured using the TRGB and the JAGB method agree at the 1% level, but differ from the Cepheid distances at the 2.5-4% level. The value of Ho based on these two methods with JWST data alone is Ho = 69.03 +/- 1.75 (total error) km/sec/Mpc. These numbers are consistent with the current standard Lambda CDM model, without the need for the inclusion of additional new physics. Future JWST data will be required to increase the precision and accuracy of the local distance scale.
| Subjects: | Cosmology and Nongalactic Astrophysics (astro-ph.CO) |
| Cite as: | arXiv:2408.06153 [astro-ph.CO] |
| (or arXiv:2408.06153v1 [astro-ph.CO] for this version) | |
| https://doi.org/10.48550/arXiv.2408.06153 Focus to learn more |
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