Une nouvelle étude approfondie compile des décennies de recherches pour révéler qu’il manque un élément essentiel à notre compréhension du fonctionnement de l’univers.
Une illustration d’une « échelle des distances cosmiques » utilisée pour calculer le taux d’expansion de l’univers. Une nouvelle recherche confirme, avec l’ensemble de données le plus complet jamais réalisé, que quelque chose ne colle toujours pas dans notre modèle cosmologique standard. (Crédit image : CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/J. Pollard) Abonnez-vous à notre newsletter
Il existe une crise centrale en cosmologie : différentes mesures donnent des valeurs différentes pour le taux d’expansion de l’univers. Désormais, une analyse complète combinant des décennies de mesures indépendantes suggère que cette divergence n’est pas due à une erreur ou à une incertitude ; elle représente plutôt une voie potentielle vers de nouvelles physiques au-delà du modèle cosmologique standard.
Les astronomes calculent le taux d’expansion de l’univers, ou constante de Hubble, de deux manières. Une méthode consiste à utiliser des mesures de la distance de fond diffus cosmologique (CMB), la lumière la plus ancienne émise 380 000 ans seulement après le Big Bang. La seconde méthode consiste à étudier l’expansion de l’univers local, en utilisant des observations de « chandelles standard », des étoiles proches d’une luminosité connue dont la lumière est étirée — ou décalée vers le rouge — à mesure qu’elle nous parvient.
Bien que cela semble une divergence minime, elle est bien supérieure à ce que l’incertitude statistique peut expliquer, présentant un désaccord déroutant connu sous le nom de tension de Hubble. Un grand symposium d’astronomes s’est donc réuni pour voter sur les meilleures méthodes et données permettant de contraindre la constante de Hubble et de déterminer si la tension existe réellement.
Dans l’article résultant, publié le 10 avril dans la revue Astronomy & Astrophysics, les auteurs ont obtenu la constante de Hubble la plus précise à ce jour et ont constaté que la tension persiste, suggérant que notre modèle cosmologique actuel est incomplet.
“C’est pourquoi la tension de Hubble est si intéressante”, a déclaré Richard Anderson, co-auteur de l’étude et astrophysicien à l’Université de Göttingen, à Live Science par e-mail. “La comparaison entre la valeur de l’univers tardif et de l’univers primitif de [la constante de Hubble] teste la physique fondamentale à des échelles cosmologiques, et cela nous indique qu’il manque quelque chose.”
La revue la plus complète de l’univers local en expansion
Les calculs cosmologiques précédents reposaient sur la création d’une échelle des distances cosmiques. Ses échelons comprennent des objets célestes de plus en plus éloignés, notamment des étoiles variables Céphéides pulsantes au sein de la Voie lactée et des supernovae plus lointaines, dont les distances peuvent être calculées à partir de la différence entre leur luminosité intrinsèque et leur luminosité apparente après que leur lumière a traversé l’espace en expansion.
Pourtant, cet effort communautaire récent, lancé lors de l’atelier Breakthrough de l’International Space Science Institute à Berne, en Suisse, en mars 2025, a étendu l’échelle des distances cosmiques en un relevé complet de l’univers proche appelé le Local Distance Network, atteignant un objectif ambitieux qui était considéré comme « potentiellement irréalisable » il y a une décennie.
Le nouveau Local Distance Network présenté dans cette étude. (Crédit image : International Space Science Institute, 2026)
« Ce n’est pas seulement une nouvelle valeur de la constante de Hubble », ont expliqué les chercheurs dans un communiqué du NOIRLab de la National Science Foundation ; « c’est un cadre construit par la communauté qui rassemble des décennies de mesures de distance indépendantes, de manière transparente et accessible. »
Le cadre unifié a combiné des décennies de recherches indépendantes utilisant diverses techniques qui peuvent se recouper dans les observations pour atteindre une « redondance » — une technique inestimable pour réduire les erreurs systématiques et les anomalies statistiques.
Par exemple, il a permis aux chercheurs de réaliser une série d’analyses « leave me out » : en excluant une technique spécifique, comme les calculs basés sur les Céphéides, ils ont constaté un changement minime dans les résultats globaux de leur constante de Hubble nouvellement contrainte.
Les fondements d’un réseau cosmique
Le Local Distance Network repose sur des ancrages — des objets célestes dont les distances ont été déterminées géométriquement par des méthodes telles que la parallaxe, un changement apparent de la position d’un objet qui se produit avec un changement de perspective. L’accès aux télescopes spatiaux peut être limité, mais vous pouvez reproduire la parallaxe vous-même en tenant un doigt à bout de bras et en le voyant changer de position en fermant un œil puis l’autre.
En conséquence, les chercheurs ont utilisé plusieurs points d’ancrage de l’univers local, y compris la galaxie NGC 4258, située à plus de 20 millions d’années-lumière ; les Nuages de Magellan, qui sont une paire de galaxies naines à environ 200 000 années-lumière ; et de nombreuses étoiles variables au sein de la Voie lactée.
Ensuite, ils ont inclus une multitude d’objets dont les distances ont été mesurées, notamment des vieilles étoiles géantes rouges mourantes et des « mégamasers », les lasers cosmiques intensément brillants générés dans les disques d’accrétion des trous noirs supermassifs.
Les chercheurs ont également inclus plus de 7 500 galaxies, observées par des installations telles que le télescope spatial Hubble et le Dark Energy Spectroscopic Instrument, jusqu’à une distance de plus d’un milliard d’années-lumière.
Par conséquent, le Local Distance Network développé dans cette étude représente la mesure directe la plus précise de la constante de Hubble dans l’univers local : 73,50 kilomètres par seconde par mégaparsec, avec une incertitude relative de 1,09 %. La conclusion ? La tension de Hubble est réelle, similaire aux valeurs mesurées précédemment, et n’est pas juste un artefact.
Le fait que cette divergence persiste pourrait suggérer que les mesures de l’univers primitif doivent également être réévaluées plus en profondeur.
« Une idée intéressante, relativement nouvelle et peut-être plus naturelle implique les champs magnétiques primordiaux, qui pourraient modifier l’échelle de la structure observée dans le CMB », a expliqué par e-mail John Blakeslee, co-auteur de l’étude et directeur des services de recherche et de science au NOIRLab.
De manière excitante, cette recherche soutient davantage l’idée que de nouvelles physiques sont nécessaires pour éclairer l’énergie noire et les autres forces qui régissent l’expansion et le destin ultime de l’univers. Et comme ce cadre est modulaire, les futures méthodes et données des observatoires de nouvelle génération pourraient enfin résoudre la tension de Hubble — mais là encore, c’est ce qu’espèrent les cosmologistes depuis plus d’une décennie.
Sourse: www.livescience.com