James Webb confirme la tension de Hubble : une vitesse cosmique inattendue et des théories à revoir

Depuis l’envoi du télescope spatial James Webb en décembre 2021, les astronomes naviguent entre émerveillement et perplexité. Ce bijou technologique, conçu pour explorer l’univers primitif, a confirmé des anomalies détectées par son prédécesseur, Hubble, créant un dilemme scientifique majeur. « Les données de Webb ne sont pas seulement plus précises, elles révèlent des incohérences que nous ne pouvions ignorer », explique Léa Moreau, astrophysicienne à l’Observatoire de Paris. Cette tension, baptisée « tension de Hubble », oppose deux mesures de la vitesse d’expansion de l’univers, menant à des valeurs divergentes. Derrière ce débat se cache peut-être une révolution de notre compréhension cosmique.

Pourquoi le télescope James Webb remet-il en question les observations d’Hubble ?

Quelles sont les différences techniques entre les deux télescopes ?

Installé à 1,5 million de kilomètres de la Terre, James Webb opère dans l’infrarouge, lui permettant de capter des signaux lumineux émis il y a plus de 13 milliards d’années. « Hubble, en orbite basse, est limité par sa sensibilité au visible et à l’ultraviolet », précise Thomas Bernard, ingénieur spatial. En revanche, Webb, avec son miroir géant de 6,5 mètres et son bouclier thermique, analyse des galaxies si lointaines qu’elles sembleraient figées dans le temps. Cette complémentarité devait renforcer nos certitudes, mais a au contraire exacerbé les contradictions.

Comment les observations de Webb ont-elles confirmé les anomalies d’Hubble ?

En 2023, une étude dirigée par Javier Morales, chercheur à l’Université de Barcelone, a comparé les données des deux télescopes. « Nous avons analysé 320 supernovae de type Ia, des “chandelles standard” pour mesurer les distances cosmiques », raconte-t-il. Les résultats de Webb, malgré leur précision accrue, ont reproduit le même écart : une constante de Hubble de 73 km/s/Mpc contre 66 km/s/Mpc via le fond diffus cosmologique. « Ce n’est plus une erreur technique, mais un problème fondamental », insiste Morales.

Qu’est-ce que la « tension de Hubble » et pourquoi est-elle cruciale ?

Comment mesure-t-on la vitesse d’expansion de l’univers ?

Deux méthodes dominent : l’analyse du fond diffus cosmologique, cette radiation résiduelle du Big Bang captée par des satellites comme Planck, et l’observation des céphéides et supernovae proches. « La première donne une valeur théorique, la seconde une mesure empirique », explique Clara Nguyen, cosmologiste. Cette divergence, de 7 km/s/Mpc, pourrait sembler minime, mais elle bouleverse les modèles existants. « C’est comme si deux horloges, parfaitement calibrées, indiquaient des durées différentes pour le même événement », illustre-t-elle.

Quelles sont les implications de cette divergence ?

Pour Javier Morales, « cela suggère que notre modèle cosmologique standard, le ΛCDM, est incomplet ». Ce modèle postule que l’univers est composé de 5 % de matière ordinaire, 27 % de matière noire et 68 % d’énergie noire. « Si la tension persiste, l’énergie noire pourrait ne pas être constante, ou une nouvelle force pourrait exister », avance-t-il. Cette hypothèse remettrait en cause l’un des piliers de la cosmologie moderne, ouvrant la porte à des théories audacieuses.

Les données de Webb ouvrent-elles la voie à une nouvelle physique ?

Quelles hypothèses les scientifiques envisagent-ils ?

Plusieurs pistes sont explorées. L’une d’elles postule l’existence d’une « énergie noire dynamique », variant dans le temps. « Ce serait comme un ressort qui se comprimerait puis se détendrait », illustre Clara Nguyen. Une autre hypothèse évoque des neutrinos stériles, des particules hypothétiques interagissant uniquement via la gravité. « Ces particules pourraient avoir accéléré l’expansion primordiale », suggère Thomas Bernard. D’autres encore imaginent des dimensions supplémentaires ou une modification des lois de la gravité à l’échelle cosmique.

Comment les futures observations pourraient-elles résoudre ce mystère ?

James Webb poursuit ses analyses des amas de galaxies et des quasars lointains. « En observant des objets encore plus anciens, nous pourrons retracer l’histoire de l’expansion avec une résolution inédite », explique Léa Moreau. Les données du satellite Euclid, lancé en juillet 2023, et du futur observatoire Vera Rubin devraient également apporter des éléments. « Peut-être découvrirons-nous des structures cosmiques qui défient nos attentes », espère-t-elle. Chaque nouvelle image pourrait être une pièce du puzzle, mais aussi un rebondissement inattendu.

A retenir

Pourquoi la tension de Hubble est-elle un enjeu majeur pour la cosmologie ?

Elle remet en question la cohérence des modèles actuels, suggérant que des forces ou des composants inconnus influencent l’univers. Comme le souligne Javier Morales, « résoudre cette tension pourrait être aussi révolutionnaire que la découverte de l’accélération de l’expansion dans les années 1990 ».

Quel rôle joue James Webb dans cette quête ?

Sa capacité à observer des galaxies primitives et des supernovae lointaines avec une précision extrême permet de valider ou d’infirmer les hypothèses. « Sans Webb, nous serions encore dans le flou », affirme Clara Nguyen.

Quelles sont les perspectives pour les prochaines années ?

Les collaborations internationales se multiplient pour croiser les données de Webb, Euclid et des futurs détecteurs de ondes gravitationnelles. « La clé pourrait venir d’une observation inattendue », prévient Thomas Bernard. La science, ici, reste une aventure où chaque réponse en appelle d’autres.