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Les scientifiques s’entendent généralement pour dire que l’Univers est en expansion et que le rythme de l’expansion s’accélère, mais la rapidité exacte de cette expansion fait l’objet de débats depuis longtemps. Des astrophysiciens de l’Université de Clemson ont trouvé une nouvelle façon de mesurer la vitesse de cette expansion : en étudiant comment les rayons gamma interagissent avec le rayonnement de fond de l’Univers.

Une nouvelle façon de mesurer l’expansion

La constante de Hubble porte le nom d’Edwin Hubble, l’astronome qui a découvert le premier que l’Univers était en expansion. Einstein lui-même avait en fait trouvé cela dans de précédentes équations, mais a supposé qu’il avait tort et a réajusté ses calculs pour modéliser un Univers statique. Il a vite cédé à Hubble, qualifiant cette supposition de la plus grande bévue de son histoire.
En 1929, le premier chiffre attribué à la constante de Hubble était 500 km par seconde par mégaparsec (km/s/Mpc), où un mégaparsec est d’environ 3,26 millions d’années-lumière. En gros, cela signifie que les galaxies plus éloignées s’éloignent de nous à des vitesses plus rapides que celles qui sont plus proches. Depuis lors, la constante de Hubble n’a cessé d’être affinée et, au cours des 20 dernières années, de nombreuses méthodes l’ont placée à environ 70 km/s/Mpc.
Et maintenant, l’équipe de Clemson est arrivée à un nouveau chiffre : 67,5 km/s/Mpc. L’équipe est parvenue à cette conclusion en analysant les données du télescope spatial à rayons gamma Fermi et des télescopes Cherenkov atmosphériques d’imagerie, afin de déterminer comment les rayons gamma interagissent avec le « brouillard » qui pénètre l’Univers.
Ce brouillard est aussi connu sous le nom de lumière de fond extragalactique (EBL), et il est composé de toute la lumière ultraviolette, visible et infrarouge émise par les étoiles et autres objets. Lorsque les rayons gamma interagissent avec l’EBL, ils laissent une empreinte qui peut être analysée pour déterminer de nouveaux indices sur leurs longs trajets – et combien de temps dure ces trajets.

L’Univers s’étend plus lentement qu’on ne le croyait

« Ce que nous savons, c’est que les photons gamma provenant de sources extragalactiques voyagent dans l’Univers vers la Terre, où ils peuvent être absorbés en interagissant avec les photons de la lumière des étoiles », explique Marco Ajello, un auteur de cette étude. « Le taux d’interaction dépend de la longueur de leur voyage dans l’Univers. Et la longueur qu’ils voyagent dépend de leur expansion. Si l’expansion est faible, ils parcourent une petite distance. Si l’expansion est importante, ils parcourent une très grande distance. Le degré d’absorption que nous avons mesuré dépendait donc très fortement de la valeur de la constante de Hubble. Ce que nous avons fait, c’est renverser la vapeur et l’utiliser pour limiter le taux d’expansion de l’Univers. »
Cette nouvelle mesure de 67,5 km/s/Mpc signifie que l’Univers pourrait s’étendre plus lentement qu’on ne le croyait. En 2012, par exemple, une étude utilisant le télescope spatial Spitzer a calculé que la constante de Hubble était de 74,3 km/s/Mpc. Un autre, utilisant le télescope spatial de Hubble, a estimé ce chiffre à 73,2 km/s/Mpc.
Bien que ce léger changement ne signifie pas grand-chose pour le citoyen moyen sur Terre, il est important d’affiner la constante de Hubble pour comprendre le passé, le présent et l’avenir de l’Univers.

Mieux comprendre notre Univers

« La communauté astronomique investit beaucoup d’argent et de ressources dans la cosmologie de précision avec tous ces différents paramètres, y compris la constante de Hubble », dit Dieter Hartmann, un des auteurs de cette étude. « Notre compréhension de ces constantes fondamentales a défini l’Univers tel que nous le connaissons maintenant. Quand notre compréhension des lois devient plus précise, notre définition de l’Univers devient aussi plus précise, ce qui mène à de nouvelles connaissances et découvertes. »
Cette recherche a été publiée dans Astrophysical Journal.
Source : Clemson University
Crédit photo : Pixabay

L'expansion de l'Univers affinée par les rayons gammamartinEspace
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