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L’expansion cosmique, plus rapide qu’on ne le pensait ?
Actualités

L’expansion cosmique, plus rapide qu’on ne le pensait ?

L’Univers ne révèle pas facilement ses secrets. En effet, même s’il ne fait aucun doute que l’expansion de l’Univers est réelle, l’histoire de cette expansion, ses variations au cours du temps et son rythme restent encore mal connus. Les mesures précises du fond diffus cosmologique – le premier rayonnement émis dans l’Univers quand il était âgé de 380 000 ans – par le satellite Planck ont permis de construire une vue d’ensemble cohérente de l'histoire de l'Univers. Cependant, ce tableau pourrait être remis en question par d’autres méthodes d’observation.

Une équipe menée par Sherry Suyu, de l’institut Max-Planck d’astrophysique, à Munich, et à laquelle participent Vivien Bonvin et Frédéric Courbin de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, a utilisé les images de quasars – des galaxies très actives lointaines – déformées par effet de lentille gravitationnelle pour estimer le taux d’expansion actuel de l’Univers. Leurs résultats ne s’accordent pas avec ceux de la mission Planck. Ils suggèrent que l’expansion cosmique est plus rapide qu’on ne le pensait. Pour l’expliquer, certains physiciens pensent qu’il faudra revoir certains aspects du modèle standard de la cosmologie.

La question de l’expansion de l’Univers a près d’un siècle. Dans les années 1920, alors que le belge Georges Lemaître proposait que l’Univers est en expansion, Edwin Hubble, de l’autre côté de l’océan Atlantique, observait que plus les galaxies sont distantes, plus elles s’éloignent rapidement : exactement ce qui était attendu si l'univers est en expansion. Hubble a évalué ce taux d’expansion – par la suite nommé « constante de Hubble » – à près de 500 kilomètres par seconde et par mégaparsec (1 parsec = 3,26 années-lumière) en se fondant sur l’observation de 46 galaxies. Depuis, les techniques de mesure et le nombre de galaxies observées ont  considérablement progressé, et la valeur de la constante de Hubble a été revue à la baisse. En 2015, les membres de la collaboration Planck ont ainsi évalué le taux d’expansion actuel à 67,8 kilomètres par seconde et par mégaparsec. Cependant cette estimation est indirecte, car elle ne peut être calculée indépendamment des autres paramètres du modèle cosmologique, et il faut donc faire certaines hypothèses. L’année dernière, l’astronome américain Adam Riess et son équipe ont trouvé une valeur plus élevée, d’environ 73 kilomètres par seconde et par mégaparsec, en utilisant la même méthode qu’Edwin Hubble, fondée sur la mesure de la distance et de la vitesse d’étoiles particulières, les céphéides, et d’explosions d’étoiles en supernovae. Même en prenant en compte les incertitudes sur ces deux mesures, les résultats de Planck et ceux d’Adam Riess ne sont pas compatibles.

Pour tenter de clarifier la situation, ou du moins donner des pistes pour résoudre ces incohérences, il est faut donc faire appel à d’autres approches indépendantes. En 1964, l’astrophysicien norvégien Sjur Refsdal a esquissé une méthode en utilisant les lentilles gravitationnelles. D’après la relativité générale, une forte concentration de masse déforme l’espace-temps et dévie donc la trajectoire de la lumière passant à proximité. Ainsi, une galaxie peut altérer le parcours de la lumière venant d’une source d'arrière plan. L’image de l’objet lointain est déformée et apparaît parfois démultipliée. Les trajets empruntés par la lumière composant ces images multiples étant de longueur différente, deux photons émis en même temps par la source d'arrière plan mais empruntant des parcours différents n’arrivent pas en même temps à l’observateur. Sjur Refsdal a montré que la mesure de ces délais temporels permet de calculer la constante de Hubble avec une bonne précision.

Vivien Bonvin, Frédéric Courbin et leurs collègues, dans le cadre de la collaboration H0LiCOW, ont utilisé les données du programme COSMOGRAIL, mené par l’EPFL, qui surveille depuis 2004 une vingtaine de quasars déformés par des lentilles gravitationnelles. La luminosité de ces galaxies à noyau actif varie de façon aléatoire, ce qui permet de reconnaître des motifs dans leur émission lumineuse et d’estimer les délais temporels induits par la lentille gravitationnelle. Les chercheurs ont également utilisé les données du télescope spatial Hubble et de télescopes au sol pour avoir une bonne connaissance de la distribution de masse des galaxies jouant le rôle des lentilles gravitationnelles. En améliorant une technique déjà utilisée en 2010 et 2014 pour deux quasars, ils ont étudié le quasar HE 0435-1223, observé pendant 13 ans et dont la lentille donne quatre images distinctes. Ils ont ainsi mesuré le délai entre les images, qui peut atteindre une dizaine de jours (et jusqu’à 91 jours pour le quasar RXJ1131 analysé en 2014 !) et en ont déduit la constante de Hubble. Leur estimation est de 71,9 kilomètres par seconde et par mégaparsec, avec une précision de 3,8 %. Une valeur est en bon accord avec les mesures effectuées sur les céphéides et les supernovae par l’équipe d’Adam Riess.

Comment expliquer le désaccord avec les données de Planck sur le fond diffus cosmologique ? Le fait que la méthode des lentilles gravitationnelle et celle des céphéides donnent des valeurs proches pourrait être le signe d'un problème dans l’interprétation du fond diffus cosmologique. Ainsi, certaines hypothèses faites pour calculer la constante de Hubble avec les données de Planck pourraient être à revoir, comme supposer que la géométrie de l’Univers est euclidienne ou que la nature de l’énergie sombre est celle d'une constante cosmologique.

Cependant, il n’est pas exclu que des facteurs d’incertitude non pris en compte entachent l’une ou l’autre des expériences. Récemment, Mickael Rigault, de l’institut de physique nucléaire de Lyon, a analysé les résultats d’Adam Riess et ses collègues en prenant en compte certains effets astrophysiques dans la sélection des supernovae. Après réexamen, la constante de Hubble s’approche de 70 kilomètres par seconde et par mégaparsec et la tension avec les résultats de Planck disparaît. Il est encore trop tôt pour savoir ce qu'il en est exactement. L’équipe de H0LiCOW compte analyser encore deux autres quasars associés à des lentilles gravitationnelles. Dans tous les cas, ces études indépendantes sont très utiles pour la cosmologie, car elles obligent à repenser les analyses afin de comprendre pourquoi les mesures semblent incompatibles.


Source : Pour la science
Crédit : ESA/Hubble, Nasa

Une galaxie massive déforme l’espace-temps et le trajet des rayons lumineux qui passent à proximité. Cet effet de lentille gravitationnelle crée quatre images d’un même quasar situé en arrière-plan (les points blancs).

L’expansion cosmique, plus rapide qu’on ne le pensait ? Actualités

L’expansion cosmique, plus rapide qu’on ne le pensait ?

L’Univers ne révèle pas facilement ses secrets. En effet, même s’il ne fait aucun doute que l’expansion de l’Univers est réelle, l’histoire de cette expansion, ses variations au cours du temps et son rythme restent encore mal connus. Les mesures précises du fond diffus cosmologique – le premier rayonnement émis dans l’Univers quand il était âgé de 380 000 ans – par le satellite Planck ont permis de construire une vue d’ensemble cohérente de l'histoire de l'Univers. Cependant, ce tableau pourrait être remis en question par d’autres méthodes d’observation.

Une équipe menée par Sherry Suyu, de l’institut Max-Planck d’astrophysique, à Munich, et à laquelle participent Vivien Bonvin et Frédéric Courbin de l’Ecole polytechnique fédérale de Lausanne, a utilisé les images de quasars – des galaxies très actives lointaines – déformées par effet de lentille gravitationnelle pour estimer le taux d’expansion actuel de l’Univers. Leurs résultats ne s’accordent pas avec ceux de la mission Planck. Ils suggèrent que l’expansion cosmique est plus rapide qu’on ne le pensait. Pour l’expliquer, certains physiciens pensent qu’il faudra revoir certains aspects du modèle standard de la cosmologie.

La question de l’expansion de l’Univers a près d’un siècle. Dans les années 1920, alors que le belge Georges Lemaître proposait que l’Univers est en expansion, Edwin Hubble, de l’autre côté de l’océan Atlantique, observait que plus les galaxies sont distantes, plus elles s’éloignent rapidement : exactement ce qui était attendu si l'univers est en expansion. Hubble a évalué ce taux d’expansion – par la suite nommé « constante de Hubble » – à près de 500 kilomètres par seconde et par mégaparsec (1 parsec = 3,26 années-lumière) en se fondant sur l’observation de 46 galaxies. Depuis, les techniques de mesure et le nombre de galaxies observées ont  considérablement progressé, et la valeur de la constante de Hubble a été revue à la baisse. En 2015, les membres de la collaboration Planck ont ainsi évalué le taux d’expansion actuel à 67,8 kilomètres par seconde et par mégaparsec. Cependant cette estimation est indirecte, car elle ne peut être calculée indépendamment des autres paramètres du modèle cosmologique, et il faut donc faire certaines hypothèses. L’année dernière, l’astronome américain Adam Riess et son équipe ont trouvé une valeur plus élevée, d’environ 73 kilomètres par seconde et par mégaparsec, en utilisant la même méthode qu’Edwin Hubble, fondée sur la mesure de la distance et de la vitesse d’étoiles particulières, les céphéides, et d’explosions d’étoiles en supernovae. Même en prenant en compte les incertitudes sur ces deux mesures, les résultats de Planck et ceux d’Adam Riess ne sont pas compatibles.

Pour tenter de clarifier la situation, ou du moins donner des pistes pour résoudre ces incohérences, il est faut donc faire appel à d’autres approches indépendantes. En 1964, l’astrophysicien norvégien Sjur Refsdal a esquissé une méthode en utilisant les lentilles gravitationnelles. D’après la relativité générale, une forte concentration de masse déforme l’espace-temps et dévie donc la trajectoire de la lumière passant à proximité. Ainsi, une galaxie peut altérer le parcours de la lumière venant d’une source d'arrière plan. L’image de l’objet lointain est déformée et apparaît parfois démultipliée. Les trajets empruntés par la lumière composant ces images multiples étant de longueur différente, deux photons émis en même temps par la source d'arrière plan mais empruntant des parcours différents n’arrivent pas en même temps à l’observateur. Sjur Refsdal a montré que la mesure de ces délais temporels permet de calculer la constante de Hubble avec une bonne précision.

Vivien Bonvin, Frédéric Courbin et leurs collègues, dans le cadre de la collaboration H0LiCOW, ont utilisé les données du programme COSMOGRAIL, mené par l’EPFL, qui surveille depuis 2004 une vingtaine de quasars déformés par des lentilles gravitationnelles. La luminosité de ces galaxies à noyau actif varie de façon aléatoire, ce qui permet de reconnaître des motifs dans leur émission lumineuse et d’estimer les délais temporels induits par la lentille gravitationnelle. Les chercheurs ont également utilisé les données du télescope spatial Hubble et de télescopes au sol pour avoir une bonne connaissance de la distribution de masse des galaxies jouant le rôle des lentilles gravitationnelles. En améliorant une technique déjà utilisée en 2010 et 2014 pour deux quasars, ils ont étudié le quasar HE 0435-1223, observé pendant 13 ans et dont la lentille donne quatre images distinctes. Ils ont ainsi mesuré le délai entre les images, qui peut atteindre une dizaine de jours (et jusqu’à 91 jours pour le quasar RXJ1131 analysé en 2014 !) et en ont déduit la constante de Hubble. Leur estimation est de 71,9 kilomètres par seconde et par mégaparsec, avec une précision de 3,8 %. Une valeur est en bon accord avec les mesures effectuées sur les céphéides et les supernovae par l’équipe d’Adam Riess.

Comment expliquer le désaccord avec les données de Planck sur le fond diffus cosmologique ? Le fait que la méthode des lentilles gravitationnelle et celle des céphéides donnent des valeurs proches pourrait être le signe d'un problème dans l’interprétation du fond diffus cosmologique. Ainsi, certaines hypothèses faites pour calculer la constante de Hubble avec les données de Planck pourraient être à revoir, comme supposer que la géométrie de l’Univers est euclidienne ou que la nature de l’énergie sombre est celle d'une constante cosmologique.

Cependant, il n’est pas exclu que des facteurs d’incertitude non pris en compte entachent l’une ou l’autre des expériences. Récemment, Mickael Rigault, de l’institut de physique nucléaire de Lyon, a analysé les résultats d’Adam Riess et ses collègues en prenant en compte certains effets astrophysiques dans la sélection des supernovae. Après réexamen, la constante de Hubble s’approche de 70 kilomètres par seconde et par mégaparsec et la tension avec les résultats de Planck disparaît. Il est encore trop tôt pour savoir ce qu'il en est exactement. L’équipe de H0LiCOW compte analyser encore deux autres quasars associés à des lentilles gravitationnelles. Dans tous les cas, ces études indépendantes sont très utiles pour la cosmologie, car elles obligent à repenser les analyses afin de comprendre pourquoi les mesures semblent incompatibles.


Source : Pour la science
Crédit : ESA/Hubble, Nasa

Une galaxie massive déforme l’espace-temps et le trajet des rayons lumineux qui passent à proximité. Cet effet de lentille gravitationnelle crée quatre images d’un même quasar situé en arrière-plan (les points blancs).

LE GUIDE Naturellement

Agenda . . .


04 - Alpes de Haute-Provence

Du 2 février au 15 décembre

EXPOSITION
"BIENVENUE CHEZ LES PREHISTOS"

Cette exposition fait découvrir aux visiteurs la vie quotidienne préhistorique de la famille Préhistos à travers une mise en scène immersive et originale.

Musée de Préhistoire des Gorges du Verdon
Route de Montmeyan
04500 Quinson
04 92 74 09 59
www.museeprehistoire.com


De février à avril 2023

EXPOSITION
"HABITER, HABITATS, HABITANTS"

Quels impacts les mutations urbaines du XXe siècle ont-elles eu sur les formes d’habiter dans un territoire marqué par la ruralité ? Etalement urbain, lotissements, éco-construction, chantiers et habitats participatifs… autant de thèmes qui sont abordés dans cette exposition qui donne la parole aux habitants.

Musée de Salagon
04300 Mane
04 92 75 70 50
www.musee-de-salagon.com


De mars à mai

"BALADE ARCHEOLOGIQUE"

Les 1ers dimanches de chaque mois de mars à décembre (6 mars, 3 avril, 1 mai). Découvrez l'histoire du bâtiment, ses utilisations au fil du temps et la vie du musée en visitant les espaces ordinairement fermés au public. Sur inscription

Musée de Salagon
04300 Mane
04 92 75 70 50
www.musee-de-salagon.com


11 - Aude

Du 26 au 29 mai

EXPOSITION
"ARTISTES A SUIVRE"

Le musée accueille l'artiste Cécile Noyalet, photographe.
Exceptionnellement, le musée vous offre une visite guidée. À ne pas manquer !

Musée du Quercorb
6 rue Barry du Lion
11230 Puivert
09 67 27 81 51
www.museequercorb.com


20 avril au 15 novembre

EXPOSITION
“MASCULIN - FÉMININ”

Les délicates mais monumentales silhouettes de marbre du sculpteur Christian Jacques ont pris la pose au belvédère de Rennes le Château. L’exposition “Masculin - Féminin” vous invite à ressentir les énergies féminines et amoureuses au plus haut point de vue. Cette alliance entre l’art et l’élégance face au panorama est à apprécier du 20 avril au 15 novembre 2022. Gratuit.

Belvédère de Rennes le Château
04 68 74 05 84
www.rennes-le-chateau.fr


Les 26 & 28 mai

VISITES GUIDÉES
DOMAINE ET MUSÉE DE L’ABBÉ SAUNIÈRE

Plongez dans l’univers d’un prêtre singulier, le curé aux milliards!
Rendez-vous au musée domaine de l’abbé Saunière à 15h.

Domaine et musée de l’abbé Saunière
Rue de l’église
11190 Rennes-le-Château
04 68 31 38 85
www.rennes-le-chateau.fr


21 - Côte d'Or

Du 2 avril au 31 décembre

EXPOSITION
"MIAM ! JE MANGE DONC JE SUIS"

Quels sont les impacts environnementaux liés à la production des ressources nécessaires pour nourrir l’humanité d’aujourd’hui et celle de demain ? Et si nous consommions la nature autrement ?
Une déclinaison de l’exposition conçue par le Musée de l’Homme/Muséum national d’Histoire naturelle.

Jardin de l'Arquebuse
1 avenue Albert 1er & 14 rue Jehan de Marville
21000 Dijon
03 80 48 82 00
www.dijon.fr


23 - Creuse

Le 28 mai

JOURNÉE MÉDIÉVALE

Dans le décor de la Fresque de Bridiers, au milieu d’un marché de producteurs et d’artisans, la troupe des Faydits d’Oc, toujours fidèle avec son répertoire médiéval à la fois poétique et réaliste, vous invitera à découvrir des spectacles vivants de combats, danses, jongleries… où se côtoient, au sein d’un campement médiéval, chevaliers, magiciens et bouffons.

Parc Animalier des Monts de Guéret
Forêt de Chabrières
23000 Sainte-feyre
05 55 81 23 23
www.loups-chabrieres.com


Les mardis du 19 juillet au 16 août

FESTIVAL DES "CONTES SORTILÈGES DE LA PLEINE LUNE"

Balades contées, ensorcelantes ou légendaires, organisées par l'Office de Tourisme du Grand Guéret, les mardis soir du 19 juillet au 16 août 2022.
Sur réservation.

Parc Animalier des Monts de Guéret
Forêt de Chabrières
23000 Sainte-feyre
05 55 81 23 23
www.loups-chabrieres.com


25 - Doubs

Du 7 mai au 15 janvier 2023

EXPOSITION
"CHARLES BELLE, PEINDRE"

Charles Belle est un peintre français dont l’œuvre est reconnue pour son approche de la représentation des éléments de la nature dans des formats souvent monumentaux.
Il aborde les sujets tantôt avec un réalisme tendre et profond, tantôt dans une gestuelle intense et sensuelle.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
03 81 54 45 13
www.salineroyale.com


34 - Hérault

Du 30 avril au 28 août

EXPOSITION DE PHOTOGRAPHIES
"ERIC BOURRET - TERRES"

Dans ses images, Éric Bourret exprime les transformations sensorielles et physiques profondes que provoque la marche. En désintégrant la structure de l’image initiale, il crée une autre réalité, mouvante et sensible.
Son œuvre d’« artiste marcheur », s’inscrit dans la lignée des Land-Artists Anglais et des photographes-arpenteurs de paysages.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


Du 24 septembre au 19 mars 2023

EXPOSITION
"PAYSAGES DE COROT À SIMA"

Découvrez près de deux siècles d’art, deux siècles de perception de la nature, et deux siècles de vues à couper le souffle.
Des côtes de Normandie aux forêts du sud de la France, des terres alsaciennes aux pins des landes, découvrez notre pays à travers le regard des plus grands artistes des siècles derniers.

Musée de Lodève
Square George Auric
34700 Lodève
04 67 88 86 10
www.museedelodeve.fr


45 - Loiret

Le 11 juin

"LES INSECTES UTILES AUX JARDINIERS"

L’Arboretum des Grandes Bruyères est depuis toujours entretenu sans aucun produit chimique de synthèse.
Pendant cette journée en partenariat avec le Laboratoire d’Eco-entomologie d’Orléans, initiez-vous au jardinage avec les insectes. 

Arboretum des Grandes Bruyères
45450 Ingrannes
02 38 57 28 24
www.arboretumdesgrandesbruyeres.fr


64 - Pyrénées atlantiques

Les 21 et 22 mai

FÊTE DE LA NATURE
"ESCAPADE VÉGÉTALE AU PARC’OURS"

A l'occasion de la Fête de la Nature le parc vous ouvre ses portes. Enfants comme les adultes, pourront participer à une chasse aux plantes, à un atelier création d’empreintes végétales et à un quizz floral.
Il vous sera possible d’assister aux nourrissages de nos ours, de nos furets, de nos alpagas, etc.
De plus, vous pourrez pique-niquer dans notre parc afin de profiter au mieux de votre week-end.

Association Parc'Ours
Espace animalier
64490 Borce
www.parc-ours.fr
05 59 34 89 33


71 - Saône et Loire

Du 9 avril au 6 novembre

EXPOSITIONS
"PARASITES MAIS PAS QUE… LES RELATIONS ENTRE LES ESPÈCES"

A l’aide d’exemples pris dans le monde animal et le monde végétal, l’exposition dévoile les secrets des relations entre espèces ainsi que les mécanismes complexes qui les régissent.

"BIODIVERSITÉ… TOUS LIÉS"

Elle sert à quoi la biodiversité ? Est-ce que j’en ai besoin ? Mais d’ailleurs, c’est quoi la biodiversité ?
Pour en apprendre plus sur la nature autour de nous, venez découvrir l’exposition dans le parc du Centre Eden et suivez la cavale du moustique qui plaide son innocence et son utilité.

Centre EDEN
26 rue de l’Eglise
71290 Cuisery
03 85 27 08 00
www.centre-eden71.fr


81 - Tarn

Jusqu'au 18 septembre

EXPOSITION
"FRANCE, TERRE D'HUMAINS ET DE PAYSAGES"

Yan Morvan, photographe reporter,  scrute chacun de ses sujets et se saisit de la chambre photographique pour en révéler une beauté nue qui se veut authentique.
Ses paysages et ses portraits à fleur de peau tiennent du face à face entre les humains et leur terre, des humains et de la Terre, du témoignage de cet attachement sans âge, d’une rencontre avec ce que nous sommes.

Muséum d’histoire naturelle Philadelphe-Thomas
2 place Philadelphe Thomas
81600 Gaillac
05 63 57 36 31


87 - Haute-Vienne

Le 22 mai

ANIMATIONS ET ATELIERS
"SOUVERAINETÉ DE LA CHAÎNE DU VIVANT"

Animations pour explorer la chaîne du vivant, pour aller vers une société responsable, éclairée mais pas coupable.
vec atelier « crusine » et « Goûter la nature ! », repas végétal succulent pour public de 7 à 99 ans !
De 15h à 18h.

La Cité des Insectes
Chaud – 87120 NEDDE
05 55 05 04 02
www.lacitedesinsectes.com


88 - Vosges

Du 5 février au 18 septembre  

EXPOSITION
"POSADA, GENIE DE LA GRAVURE"

Cette exposition, première rétrospective en France de l’œuvre de José Guadalupe Posada (1852-1913) nous permet d’admirer l’inventivité et la dextérité d’un des grands maîtres de la gravure internationale qui a délaissé une carrière toute tracée pour mettre son talent au service de la presse populaire : illustrations de faits divers, contes, chansons... et les fameuses Calaveras.

Musée de l'Image
42 quai de Dogneville
88000 Épinal
03 29 81 48 30
https://museedelimage.fr

Lieux:

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