Les lentilles gravitationnelles confirment l’accélération croissante de l’expansion de l’univers
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En utilisant les galaxies comme des lentilles gravitationnelles, un groupe international d’astronomes ont réalisé une mesure indépendante sur l’accélération de l’expansion de l’univers. La nouvelle mesure pour l’univers local correspond aux résultats précédents. Cependant, ils ne correspondent pas avec les mesures pendant le début de l’univers. Cela suggère un problème fondamental sur la compréhension de notre cosmos.
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La constante d’Hubble, l’accélération de l’expansion de l’univers, est l’une des valeurs fondamentales qui décrivent notre univers. Un groupe d’astronomes ont utilisé le télescope Hubble et des télescopes terrestres pour observer 5 galaxies afin d’avoir une mesure indépendante de la constante d’Hubble.
La nouvelle mesure est complètement indépendante, mais elle correspond parfaitement avec celles qui ont utilisé les points de référence provenant des étoiles variables céphéides et les supernovas dans l’univers local. Mais la valeur mesurée par l’équipe et celles provenant des céphéides et des supernovas sont différentes de celles du satellite Planck. Planck a mesuré la constante d’Hubble dans l’univers jeune en observant le fond diffus cosmologique.
La valeur de la constante d’Hubble fournie par Planck correspond à notre compréhension actuelle du cosmos, mais les valeurs par les différents groupes d’astronomes dans l’univers local sont en désaccord avec notre modèle théorique de l’univers. L’accélération de l’expansion de l’univers est mesurée avec une telle précision que ces différences pourraient pointer vers de nouvelles physiques au-delà de notre connaissance actuelle de l’univers selon Suyu qui fait partie de l’équipe.
Un superbe exemple de lentille gravitationnelle avec des quasars – Crédit : ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.
L’étude a analysé des galaxies massives situées entre la Terre et des Quasars (des noyaux de galaxie très lumineux) très distants. La lumière des Quasars les plus lointains est déformée autour des masses des galaxies par un phénomène connu comme la lentille gravitationnelle. Cela crée plusieurs images du Quasar en arrière-plan et certains laissent des traces comme des arcs étendus.
Étant donné que les galaxies ne créent pas des déformations parfaitement sphériques dans la structure de l’espace et que les galaxies et les quasars ne sont pas parfaitement aligné, la lumière des quasars en arrière-plan suit des chemins qui possèdent des longueurs différentes. Et puisque la luminosité des quasars change au fil du temps, les astronomes peuvent voir des images qui “clignotent” à différentes périodes. Les délais de clignotement dépendent des longueurs des chemins qui ont été suivis par la lumière. Ces délais sont directement associés à la valeur de la constante d’Hubble. Notre méthode est la manière la plus simple et la plus directe de mesurer la constante d’Hubble, car elle utilise uniquement la géométrie et la relativité générale selon Frédéric Courbin de l’EPFL en Suisse.
En utilisant les mesures sur les délais de temps entre les différentes images ainsi que des modèles informatiques, l’équipe a pu déterminer la constante d’Hubble avec une précision impressionnante de 3,8 %. Une mesure précise de la constante d’Hubble est l’un des principaux objectifs dans la recherche astronomique moderne selon Vivien Bonvin de l’EPFL. Et Suyu ajoute que la constante cosmologique est cruciale pour l’astronomie moderne, car elle permet de confirmer ou d’infirmer notre vision actuelle de l’univers. Cette vision se compose d’énergie noire, de matière noire et de matière normale. Et pour le moment, cette analyse indépendante, qui vient confirmer les résultats précédents, montre qu’on manque quelque chose de crucial dans la compréhension de notre cosmos. Quand on a découvert les différences de mesure dans les données de Planck et celles des Supernovas, il n’y avait que 2 possibilités. Soit des mesures plus précises allaient faire disparaitre ces différences ou elles allaient les renforcer. Désormais, on sait que les différences sont bien présentes et qu’on doit peaufiner nos modèles théoriques parce qu’ils ne correspondent pas précisément avec les observations.
Une petite animation sur l’effet de lentille gravitationnelle sur les quasars :
