Une collision d’étoiles à neutrons vient de trancher un débat cosmologique vieux de plusieurs décennies : la constante de Hubble
Image à la une : Impression d’artiste de deux étoiles à neutrons en collision, avec des jets et des ondes gravitationnelles ; crédit : Carl Knox/OzGrav/Swinburne University
Une équipe d’astronomes a utilisé la collision de deux étoiles à neutrons pour produire l’une des mesures les plus décisives du taux d’expansion de l’univers, apportant un poids déterminant en faveur du modèle cosmologique standard. Le résultat, publié dans The Astrophysical Journal, suggère que la « tension de Hubble », qui dure depuis longtemps, pourrait être un problème de mesure plutôt qu’un signe que notre compréhension de la physique est fondamentalement erronée.
La constante de Hubble-Lemaitre décrit la vitesse à laquelle l’univers s’étend. Mais les mesures sont en désaccord persistant depuis plus d’une décennie. La méthode de l’univers primordial, basée sur le fond diffus cosmologique enregistré par le satellite Planck, donne une valeur d’environ 244 000 kilomètres par heure par mégaparsec. La méthode de l’univers tardif, utilisant les étoiles variables céphéides et les supernovae de type Ia observées par le télescope spatial Hubble, donne une valeur plus élevée d’environ 252 000 kilomètres par heure par mégaparsec. Le décalage persiste à travers des centaines de mesures indépendantes, conduisant certains cosmologistes à proposer des modifications du modèle standard.
Une kilonova comme règle cosmique
La nouvelle mesure exploite une technique totalement indépendante. L’équipe, dirigée par le Dr Kelly Gourdji du CSIRO et d’OzGrav, a observé les conséquences de GW170817, une fusion binaire d’étoiles à neutrons détectée par LIGO et Virgo en 2017. Lorsque deux étoiles à neutrons entrent en collision, elles produisent une kilonova, une violente explosion qui projette un jet étroit de particules énergétiques dans l’espace.
En combinant les données des ondes gravitationnelles avec les observations radio du High Sensitivity Array, un réseau mondial de radiotélescopes, et l’astrométrie du télescope spatial Hubble, l’équipe a suivi le mouvement du jet pendant près d’un an après la fusion.
« Ces jets sont projetés pendant seulement quelques secondes, mais lorsqu’ils percutent le gaz environnant, ils brillent pendant des mois après », a déclaré le Prof. Adam Deller de l’université de Swinburne, qui a dirigé les observations radio.
Cohérence avec le modèle standard
La valeur de la constante de Hubble obtenue par l’équipe est plus proche de la mesure de l’univers primordial dérivée du fond diffus cosmologique que de la valeur supernova de l’univers tardif. Bien que la nouvelle mesure ne soit pas aussi précise que les méthodes établies, elle est plus exacte que toute tentative antérieure utilisant uniquement les ondes gravitationnelles, et elle fournit la preuve la plus solide à ce jour que l’astronomie des ondes gravitationnelles peut aider à résoudre la tension.
De manière cruciale, le résultat contredit les propositions selon lesquelles les deux mesures pourraient être correctes dans le cadre d’une compréhension modifiée de la cosmologie. « Certains astronomes avaient proposé des façons dont les deux mesures pourraient être correctes si notre compréhension de la cosmologie était modifiée », a déclaré Deller. « Mais notre mesure contredit assez fortement cette solution. »
Gourdji s’est montrée plus prudente : « Cela suggérerait qu’il n’y a rien d’erroné dans notre compréhension de la cosmologie, même si nous devrons examiner davantage de fusions d’étoiles à neutrons comme celle-ci pour en être sûrs. »
La voie à suivre
Avec LIGO, Virgo et le détecteur japonais KAGRA fonctionnant désormais dans leur configuration la plus sensible à ce jour, le taux de détection des fusions d’étoiles à neutrons devrait augmenter fortement. Chaque nouvelle fusion offre une opportunité de répéter la mesure et de resserrer les barres d’erreur. Si la tendance se maintient, la tension de Hubble, l’énigme la plus tenace de la cosmologie moderne, pourrait enfin céder la place à un consensus.
Pour l’instant, le modèle standard de la cosmologie survit intact, et la collision de deux étoiles mortes situées à 130 millions d’années-lumière a fourni l’un des votes les plus tranchés à ce jour.
Traduit par Lydie, Source : 1ban.news – Space Desk