Controverse autour de la constante de Hubble

Le dernier numéro de la revue Pour la Science (Avril 2020) que nous vous conseillons, est consacré à une controverse concernant la « constante de Hubble ».

De quoi s’agit-il ? Concrètement, cette « constante » désigne le rapport qui existe entre la distance à laquelle nous observons une galaxie dans l’Univers et la vitesse avec laquelle cette galaxie s’éloigne de nous. De la mesure précise (?) de cette « constante » (qui en réalité ne semble pas l’être) dépend notre bonne compréhension de l’expansion de l’Univers.

Car l’Univers est en expansion… Les adhérents de l’Atelier « Philo et Sciences » ont pu en entendre parler lorsque nous avons abordé ensemble la première partie d’un exposé sur le « Big Bang », le 19 février dernier (déjà ! il nous semble que c’était hier). Nous avons commencé avec le « Big », et nous parlerons du « Bang » la prochaine fois… dès que le confinement (qui n’est pas celui de l’Univers) sera levé.

Nous mettrons d’ailleurs en ligne prochainement le support de ce premier exposé, afin qu’il soit mis à disposition de toutes les personnes intéressées.

L’expansion de l’Univers – sujet dont il est surprenant de parler dans cette période troublée où chacun de nous tourne en rond dans son appartement ou sa maison - est un phénomène dont les équations de la Relativité Générale d’Einstein rendent très bien compte, moyennant quelques hypothèses raisonnables. Lors de l’exposé du 19 février, à la grande souffrance des participants, nous avons abordé et tenté d’expliquer ces équations, ce qui a valu quelques grimaces à notre auditoire.

Cette théorie d’Einstein a conduit, entre autres, à la théorie du Big Bang – considérée comme le « modèle standard » de la cosmologie d’aujourd’hui. Et dans ce modèle, le taux d’expansion de l’Univers est évidemment un paramètre crucial, représenté par cette fameuse « constante de Hubble ». Mais quelle est au juste la valeur de cette constante ? Derrière cette question se cachent de grandes difficultés pour les astronomes, en particulier celles relatives à la mesure des distances dont les valeurs sont proprement… astronomiques.

Les travaux se sont poursuivis pour gagner en précision dans la mesure de cette constante… et ont récemment abouti à ce que bien des cosmologistes appellent une crise : des méthodes de mesure différentes ont donné des valeurs distinctes, incompatibles même si l’on tient compte des marges d’erreur. Voilà qui est troublant. Lorsqu’on mesure une « constante », par exemple la vitesse de la lumière ou l’accélération due à la pesanteur, plusieurs mesures différentes, effectuées dans des conditions différentes, avec des protocoles différents, conduisent aux mêmes valeurs – ce qui nous conforte autant dans la solidité des lois physiques que dans la bonne conception de nos instruments de mesure.

Mais concernant la « constante de Hubble », quelle est l’origine du grave désaccord constaté ? S’agit-il de défauts dans les instruments ou d’anomalies dans les observations ? Ou pire : dans les modèles astrophysiques ou cosmologiques ? Pire encore : y aurait-il des failles dans les théories fondamentales ?

Assez de suspense : lisez ce numéro passionnant de Pour la Science, et nous aurons l’occasion d’en reparler dans la seconde partie de l’exposé sur le « Big Bang ».

Bon courage à tous, et prenez soin de vous !

Philippe Larvet, animateur de l'atelier «Philo et Sciences