La tension de Hubble (C2)
The Hubble tension — Sixty-seven or seventy-three? The expansion rate of the universe depends on how you measure it, and the James Webb telescope has not settled it. A fan of new physics and a sceptic who suspects a crooked rung argue it out.
Marie : … et donc, pour toi, six petites unités d'écart, ça suffit à mettre la cosmologie à la poubelle ?
Thomas : À la poubelle, non. Mais ça suffit à empêcher pas mal de monde de dormir. Bonjour à tous !
Marie : Bonjour. Pardon, on a commencé sans vous. Aujourd'hui, la tension de Hubble, et Thomas est déjà tout excité.
Thomas : C'est la plus belle énigme de la cosmologie actuelle. Je remets les pendules à l'heure ?
Marie : Vas-y, mais doucement.
Thomas : L'univers est en expansion : plus une galaxie est loin, plus elle s'éloigne vite. C'est ce qu'ont montré Georges Lemaître puis Edwin Hubble, à la fin des années vingt.
Thomas : La constante de Hubble, c'est le rythme de cette expansion. Elle s'exprime en kilomètres par seconde par mégaparsec. Un mégaparsec, c'est un peu plus de trois millions d'années-lumière.
Marie : Donc une galaxie située à un mégaparsec s'éloigne à tant de kilomètres par seconde.
Thomas : Et à deux mégaparsecs, deux fois plus vite. Tout le problème, c'est ce « tant ».
Marie : Parce qu'il y a deux façons de le mesurer.
Thomas : Deux façons qui devraient tomber pile sur le même chiffre. La première, c'est de mesurer l'univers proche, directement, avec une échelle des distances.
Thomas : On part d'étoiles qui pulsent, les céphéides : leur rythme trahit leur éclat réel, c'est Henrietta Leavitt qui l'a découvert. Puis on passe à des supernovas, bien plus lointaines. Barreau par barreau.
Thomas : L'équipe d'Adam Riess, un prix Nobel, obtient comme ça environ soixante-treize kilomètres par seconde par mégaparsec.
Marie : Et la deuxième méthode, c'est moi qui la raconte, sinon tu vas monopoliser le micro.
Thomas : Moi ? Jamais.
Marie : La deuxième, c'est le fond diffus cosmologique, la plus vieille lumière de l'univers, émise environ trois cent quatre-vingt mille ans après le Big Bang. Le satellite européen Planck l'a cartographiée avec une précision folle.
Marie : À partir de cette carte et du modèle standard de la cosmologie, on calcule à quelle vitesse l'univers devrait s'étendre aujourd'hui. Et là, on trouve environ soixante-sept.
Marie : Soixante-sept d'un côté, soixante-treize de l'autre. Un écart d'à peu près neuf pour cent. Sur le papier, ça a l'air de rien.
Thomas : Sauf que les barres d'erreur ne se chevauchent plus. Statistiquement, on parle d'environ cinq sigmas. En physique, c'est le seuil où on commence à parler de découverte.
Marie : Mouais. Cinq sigmas, ça protège contre le hasard. Pas contre une erreur systématique. Si ton échelle a un barreau tordu tout en bas, tout ce qui est au-dessus est faux, avec une belle précision.
Thomas : Tu cherches la petite bête.
Marie : Non, je fais mon boulot de sceptique. Les céphéides, dans les galaxies lointaines, elles sont noyées au milieu d'autres étoiles. Avec Hubble, on risquait d'en confondre plusieurs en une.
Thomas : C'est précisément pour ça qu'on attendait James Webb, bien plus net, dans l'infrarouge. Et l'équipe de Riess a refait les mesures avec lui.
Marie : Et ?
Thomas : Et les céphéides tiennent la route. Pas de biais caché, disent-ils. Toujours autour de soixante-treize.
Marie : Sauf que tu oublies Wendy Freedman.
Thomas : J'allais y venir. Elle trouve combien, elle ?
Marie : Autour de soixante-dix. Freedman, à Chicago, a utilisé Webb elle aussi, mais avec d'autres étoiles : des géantes rouges et des étoiles carbonées.
Thomas : Pile entre les deux. Elle coupe la poire en deux.
Marie : Et elle estime que ses résultats restent compatibles avec le modèle standard. Pas besoin de nouvelle physique.
Thomas : Là, je suis pas d'accord. Soixante-dix, ça règle rien, ça rajoute un troisième chiffre au débat. Et les deux équipes se renvoient la balle depuis des années.
Thomas : Tu sais que Hubble lui-même s'était planté en beauté ? Sa première estimation, c'était environ cinq cents.
Marie : Cinq cents ?
Thomas : Sept fois trop, en gros. Ça donnait un univers plus jeune que la Terre. Ce qui, tu l'avoueras, la fichait mal.
Marie : C'est exactement mon argument. L'histoire de cette constante, c'est une histoire d'erreurs de mesure. Pourquoi ce serait différent cette fois ?
Thomas : Parce que les instruments ont changé du tout au tout. Hubble, lui, avait trois fois rien comme données.
Marie : N'empêche que t'as beau avoir le meilleur télescope du monde, s'il y a un effet qu'on a pas compris dans les étoiles elles-mêmes, Webb le verra pas.
Thomas : Admettons. Mais l'autre possibilité est bien plus excitante : c'est le modèle standard qui a un trou.
Marie : Par exemple ?
Thomas : Une forme d'énergie noire précoce, qui aurait donné un petit coup d'accélérateur à l'univers jeune, avant de s'éteindre. Ça rapprocherait les deux chiffres.
Marie : Une énergie qui apparaît juste quand on en a besoin, puis qui disparaît sans laisser de traces… Franchement, ça sent le bricolage.
Thomas : Du bricolage, peut-être. Mais l'énergie noire tout court, on l'a acceptée parce que les mesures l'imposaient. Riess a eu le Nobel pour ça.
Marie : Joli coup, je te l'accorde. Mais évitons de jeter le bébé avec l'eau du bain. Le modèle standard a prédit énormément de choses.
Thomas : Personne veut le jeter. On veut juste savoir s'il faut le rafistoler.
Marie : Et comment on en aura le cœur net ?
Thomas : Avec des méthodes indépendantes. Les ondes gravitationnelles : quand deux étoiles à neutrons fusionnent, le signal donne directement la distance. Pas besoin d'échelle.
Marie : Sauf qu'on en a encore très peu.
Thomas : Pour l'instant. D'ici quelques années, on aura de quoi trancher.
Marie : Tu dis ça depuis combien de temps ?
Thomas : … Depuis une dizaine d'années.
Marie : Ben voilà.
Thomas : Mais cette fois, c'est la bonne.
Marie : C'est ce qu'avait dû se dire Hubble, avec son cinq cents.
Thomas : Bon. Vous l'aurez compris, on est pas d'accord. L'univers, lui, continue de s'éloigner, à soixante-sept ou soixante-treize, au choix.
Marie : Et nous, on s'éloigne du micro. À bientôt.