Une étude à paraître dans « The Astrophysical Journal » a dévoilé une nouvelle méthode pour calculer le taux d’expansion de l’univers. On sait depuis la fin des années 1990 que l’univers est non seulement en expansion, mais que cette expansion s’accélère, sous l’effet de l’énergie noire, de nature inconnue à ce jour. Il existe deux catégories de méthodes pour mesurer ce taux d’expansion : en se basant sur les fluctuations du fond diffus cosmologique, ou en effectuant des mesures dans l’univers local. Or le grand problème de ces mesures, c’est qu’elles donnent des résultats différents, tout en étant répétées et validées de multiples façons. Ce conflit entre le taux d’expansion dans notre univers local et celui extrapolé à partir des premiers mouvements de lumière de l’univers n’a de cesse de troubler les astrophysiciens. L’enjeu scientifique est de taille, car c’est la mystérieuse énergie noire qui est à l’œuvre derrière l’accélération de l’expansion de l’univers.

Galaxie elliptique NGC 3610

Crédit : Nasa. Galaxie elliptique NGC3610 découverte par William Herschel en 1793 et observée ici par le télescope spatial Hubble en 2017.

Galaxies elliptiques

Crédit : NASA/JPL-Caltech/GSFC/SDSS. Galaxies elliptiques NGC 4889 et NGC 4874. Image prise par le télescope spatial Spitzer.

La brillance des galaxies elliptiques, une nouvelle chandelle standard

Les astrophysiciens John Blakeslee (du « NOIRLab de la National Science Foundation « ) et Joseph Jensen ont mesuré des variations de luminosité dans 63 galaxies elliptiques. Ces 63 galaxies se situent toutes dans une distance de 15 à 99 Mégaparsec (soit une échelle 48 à 322 millions d’années lumières de distance). Ces galaxies ont entre 8 et 12 milliards d’années, ce sont donc des galaxies relativement vieilles. Leur particularité est de comporter une très grande population de géantes rouges. En comparant la brillance calculée à la brillance observée de l’ensemble de ces géantes rouges, ont peut faire de ces galaxies elliptiques des objets de référence pour mesurer le taux d’expansion de l’univers.

La nouvelle mesure donne un chiffre de 73.3 kilomètres par seconde par mégaparsec (Mpc). Cela signifie que si l’on observe l’espace sur une distance de 3.26 millions d’années lumières, alors l’espace s’étend à chaque seconde de 73.3 kilomètres. Cette nouvelle mesure du taux d’expansion de l’univers est conforme à celles effectuées grâce aux supernovas de type Ia. Par contre, la mesure diffère toujours de celle extrapolée à partir du fond diffus cosmologique qui est de 67.4 km / s / Mpc.

L’étude de la variation de brillance des galaxies elliptiques ajoute un nouvel outil parmi les chandelles standard : ces objets astrophysiques à la luminosité connue et qu’on utilise pour mesurer les distances dans l’univers proche. Interrogé sur son étude par l’université de Berkeley, l’astronome John Blakeslee a résumé l’enjeu de ses travaux : « Toute l’histoire de l’astronomie, en un sens, réside dans l’effort pour comprendre l’échelle absolue de l’univers, laquelle nous en révèle la physique« .

Sources : Phys.org