Bienvenue dans un nouveau monde... le notre

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 . . .

09 - Ariège

Le 15 février

FABRIQUE TA FLÈCHE ET TON PROPULSEUR !
    
Au coin du feu, vous vous transformerez en chasseur préhistorique ! Vous fabriquerezune flèche et un propulseur en bois avec les moyens disponibles au néolithique… Le tout se terminera par un bon goûter de chez nous !
Le samedi 15 février 2020 de 14h à 17h30. Sur inscription. 8,50 €/adulte – 7 €/enfant.

Au Pays des Traces
Ferme de Miguet
09190 Saint-Lizier    
05 61 66 47 98
www.paysdestraces.fr


Le 22 février

BALLADE EN RAQUETTE
À LA DÉCOUVERTE DES TRACES DANS LA NEIGE...

Venez découvrir la neige autrement. Vous apprendrez à lire la neige, à fabriquer un abri, à allumer un feu dans la neige ou interpréter des traces sur la neige...(Pique-nique tiré du sac).
Le samedi 22 février de 10h à 17h30. Sur inscription. 30 €/adulte & 25 €/enfant à partir de 12 ans. Location de raquettes : 5 €/personne.

Au Pays des Traces
Ferme de Miguet
09190 Saint-Lizier    
05 61 66 47 98
www.paysdestraces.fr


22 - Côtes d'Armor

Le 22 décembre

SEANCES AU PLANETARIUM DE BRETAGNE

A l'occasion du solstice, le Planétarium de Bretagne vous invite pour deux séances au tarif spécial de 4 €.  A 15h00 : "Les astres et les Marées". A 16h00 : "Le phénomène des saisons".

Planétarium de Bretagne
Parc du Radôme
22560 Pleumeur-Bodou
02 96 15 80 30
www.planetarium-bretagne.fr


Du 15 décembre au 15 mars 2020

EXPOSITION
"FRONDAISONS"
La fabrique d’un maquis de l’Argoat

Le pôle de l'Étang-Neuf présente l'oeuvre de Sophie Zénon, "Frondaisons", la fabrique de l'image d'un maquis de l'Argoat, une exposition de photographies et de vidéos.

Pôle de l'Étang-Neuf
22480 Saint-Connan
02 96 47 17 66
www.etangneufbretagne.com


25 - Doubs

Jusqu'au 5 janvier 2020

EXPOSITION
« LE MONDE DE JULES VERNE »

L’exposition présente le créateur et poète, évoque ses voyages extraordinaires d’un nouveau genre littéraire puis explore sa quête de l’ailleurs.
Gravures, affiches de cinéma, maquettes, dessins de reconstitutions des machines de Jules Verne, carte géante représentant les itinéraires des personnages…rythment le parcours de l’exposition.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
www.salineroyale.com


Du 15 février au 3 mai 2020

EXPOSITION
« GEORGES FESSY ET LA PHOTOGRAPHIE »

Exposition en coproduction avec le Familistère de Guise. Georges Fessy et la photographie est une rétrospective présentée à travers plus d’une centaine de photographies qui traduit la diversité d’une vie de photographe : paysages, portraits, natures mortes, objets d’art, vues d’architectures.

Saline royale
Grande Rue
25610 Arc et Senans
www.salineroyale.com


30 - Gard

Jusqu'au 8 mars 2020

EXPOSITION
« FEU », l’expo brûlante de la rentrée au Pont du Gard

FEU conçue par Universcience qui propose d’explorer la thématique de la maîtrise du feu par l’humain. Accessible dès 9 ans, cette exposition rassemble des installations audiovisuelles, des dispositifs multimédia et des expériences interactives ainsi que de nombreux objets visant à enrichir la connaissance des visiteurs et à déconstruire les idées reçues.

Site du Pont du Gard
La Bégude
400 route du Pont du Gard
30210 Vers-Pont-du-Gard
04 66 37 50 99
www.pontdugard.fr


34 - Hérault

Jusqu'au 23 février 2020

EXPOSITION
Ensor, Magritte, Alechinsky...

L'exposition invite à un cheminement sensible sur les sentiers de l'art Belge à travers une sélection de chefsd’oeuvre des collections du Musée d'Ixelles (Bruxelles).

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


37 - Indre-et-Loire

Les 7 et 14 décembre

CHATEAU ROYAL D'AMBOISE
CONCERTS

Samedi 7 décembre 2019 : concert avec l’Ensemble Les Salanganes de Tours, à 15h30. Inclus dans le droit d’entrée.
Samedi 14 décembre 2019 : Concert de chants de Noël avec la Chorale La cantilène, à 16h. Inclus dans le droit d’entrée.

Château royal d’Amboise
Montée de l’Emir Abd el Kader
37400 Amboise
02 47 57 00 98
www.chateau-amboise.com


Du 23 décembre au 5 janvier

CHATEAU ROYAL D'AMBOISE
"VISITE SPÉCIALE NOËL"

Tous les jours à 15h30, les petits visiteurs vont notamment pouvoir découvrir les traditions de Noël à travers les siècles dans le logis spécialement décoré (crèche napolitaine, sapins et exposition de jouets anciens.).
Visite commentée en français par un guide conférencier. Réservée aux enfants de 7 à 12 ans accompagnés de leur famille. Inclus dans le droit d’entrée au château. Durée : 1 heure.

Château royal d’Amboise
Montée de l’Emir Abd el Kader
37400 Amboise
02 47 57 00 98
www.chateau-amboise.com


39 - Jura

Du 20 janvier au 2 avril

ATELIERS
"L’ŒIL ET LA MAIN"

Le Musée de la Lunette organise  une visite de l’exposition temporaire « Les lunettes en voient de toutes les couleurs ». Les enfants découvriront l’utilisation de la couleur en lunetterie, ses principes et surtout son design inspirant ! Ils participeront par la suite à un atelier artistique animé par l’une de nos artistes plasticiennes. Cet atelier est à destination des scolaires, de la maternelle au collège.

Musée de la Lunette
Place Jean Jaurès
39400 Morez - Hauts de Bienne
03 84 33 39 30
www.musee-lunette.fr


50 - Manche

Jusqu'au 5 janvier 2020

EXPOSITION
"DÉTOURS EN COTENTIN"

Il y a sept ans, la famille du photographe Gustave Bazire (1893-1941) découvre 1 400 plaques de verre. Aujourd'hui, le Cotentin expose les vues de l'artiste.

Manoir du Tourp
Omonville-la-Rogue
50440 La Hague  
02 33 01 85 89
www.letourp.com


63 - Puy-de-Dôme

Janvier et février

"CLASSE NEIGE A PETITS PRIX"

Au Centre des Volcans propose un passeport Évasion Glacée à petits prix pour les derniers créneaux disponibles en janvier et février 2020.Venez découvrir les volcans sous la neige...

Au Centre des Volcans
Rue du Frère Genestier
63230 Pontgibaud
04 73 68 18 18 / 06 21 30 79 36
www.au-centre-des-volcans.fr


De janvier à mars

SEJOURS SCOLAIRES
"LES 4 ÉLÉMENTS" et "L'AUVERGNE DES NEIGES"

Des tarifs imbattables sur les séjours scolaires pour les mois de janvier, février et mars 2020 ! Séjours à réserver rapidement.

.Au Centre des Volcans
Rue du Frère Genestier
63230 Pontgibaud
04 73 68 18 18 / 06 21 30 79 36
www.au-centre-des-volcans.fr


78 - Yvelines

Du 11 au 24 décembre

ATELIERS CREATIFS
"HOLI'FARM'DAYS"

Les mercredis 11 et 18, et les lundi 23 et mardi 24 décembre, la Ferme de Grignon propose des ateliers créatifs, figurines de Noël pour les 3 à 8 ans. Durée de 1h à 1h30. Tarif : 5,50 € par enfant. 1 adulte accompagnateur gratuit. Réservation obligatoire.

Ferme de Grignon
Route de la Ferme
78850 Thiverval-Grignon
01 30 54 37 34
www.fermedegrignon.fr

Lieux:

Découvrir toutes les activités