De nouvelles méthodes de mesure font progresser la recherche sur la constante de Hubble

Plusieurs équipes scientifiques développent des méthodes indépendantes pour mesurer la constante de Hubble, un paramètre clé décrivant le taux d'expansion de l'univers. Ces approches utilisent le lentillage gravitationnel et les observations d'ondes gravitationnelles pour fournir des alternatives aux techniques traditionnelles.

Une méthode, connue sous le nom de cosmographie par délai temporel, repose sur l'effet du lentillage gravitationnel fort des quasars. En analysant les délais temporels dans les chemins de lumière causés par des objets massifs déformant la lumière, les chercheurs peuvent déterminer la constante de Hubble sans dépendre des systèmes de mesure antérieurs.

Cette technique basée sur le lentillage atteint actuellement une précision d'environ 4,5 % en utilisant des données provenant de huit systèmes de lentilles différents. Les groupes de recherche prévoient d'élargir le nombre de systèmes étudiés et d'améliorer les modèles de distribution de masse, visant à atteindre une précision entre 1 % et 2 % dans les mesures futures.

D'autres équipes utilisent des données d'ondes gravitationnelles pour estimer la constante de Hubble. L'approche des sirènes stochastiques analyse le fond d'ondes gravitationnelles généré par les fusions de trous noirs binaires, tandis qu'une autre méthode croise les événements d'ondes gravitationnelles dits « sirènes sombres » avec les distributions de galaxies pour inférer le taux d'expansion.

Ce que montrent les chiffres

• La cosmographie par délai temporel atteint une précision d'environ 4,5 % en utilisant huit systèmes de lentilles
• Les prévisions indiquent une précision d'environ 20 % à la sensibilité O4 et d'environ 2,7 % à la sensibilité O5 des détecteurs d'ondes gravitationnelles
• L'analyse indépendante du modèle trouve une tension de la constante de Hubble inférieure à 2σ par rapport au résultat SH0ES

Des chercheurs de l'Université de l'Illinois Urbana-Champaign et de l'Université de Chicago ont développé une nouvelle méthode qui utilise le fond d'ondes gravitationnelles, décrit comme un « bourdonnement » provenant de la fusion de trous noirs, pour affiner les mesures de la constante de Hubble. Cette approche est conçue pour améliorer les techniques d'ondes gravitationnelles antérieures.

La méthode Illinois-Chicago devrait fournir des contraintes plus strictes sur la constante de Hubble à mesure que les limites supérieures sur le fond d'ondes gravitationnelles s'améliorent, même avant qu'une détection complète ne soit réalisée. Cela pourrait permettre des limites supérieures plus précises sur le taux d'expansion à court terme.

Une autre technique indépendante du modèle combine les données de sirènes standard d'ondes gravitationnelles avec des observations électromagnétiques utilisant des processus gaussiens. Cette analyse a trouvé des résultats pour la constante de Hubble qui sont cohérents avec la mesure SH0ES, avec une tension rapportée de moins de deux écarts-types.

Les prévisions utilisant les réseaux de détecteurs d'ondes gravitationnelles actuels et des méthodes basées sur la population suggèrent qu'une précision de 20 % dans la constante de Hubble pourrait être atteinte à la sensibilité O4, s'améliorant à environ 2,7 % à la sensibilité O5. Ces développements montrent des progrès continus dans le raffinement du taux d'expansion de l'univers à travers plusieurs approches scientifiques indépendantes.

* Cet article est basé sur des informations publiquement disponibles au moment de la rédaction.