Une nouvelle mesure indépendante de la constante de Hubble

[yves95210]

Bonsoir,

(..) L'équipe menée par Sherry Suyu (Max Planck Institute for Astrophysics) parvient, grâce à cette très belle réussite observationnelle, à fournir une valeur pour H0 qui est de 71.9±2.7 km/s/Mpc, avec donc une précision de 3,8%. Vous vous souvenez sans doute que l'année dernière, H0 avait été réévaluée avec une précision accrue à l'aide de mesures de distances de céphéides et de supernovas par l'équipe de Adam Riess (...) et trouvait 73,24±1.74 km/s/Mpc, en contradiction (...) avec la valeur déduite en 2015 des mesures du fond diffus cosmologique par le satellite Planck, qui donnait 66,93±0.62 km/s/Mpc.
L'élément crucial de cette nouvelle mesure est qu'elle est totalement indépendante des deux autres méthodes. Son résultat permet ainsi de départager les deux précédentes en tension. Et ce sont les mesures des céphéides et supernovas qui se retrouvent confortées par cette nouvelle évaluation, les valeurs étant cohérentes dans leurs barres d'erreur respectives. Le problème est que tout le modèle cosmologique standard repose sur les données qui sont déduites des mesures du fond diffus cosmologique, avec une H0 inférieure de 7% à celle mesurée dans l'Univers local.

Voir cet article du blog d'Eric Simon, et les publications qu'il cite (à paraître dans MNRAS).
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[Nicophil]

Bonsoir,

une valeur pour H0 qui est de 71.9±2.7 km/s/Mpc,

l'équipe de Adam Riess (...) et trouvait 73,24±1.74 km/s/Mpc, en contradiction (...) avec la valeur déduite en 2015 des mesures du fond diffus cosmologique par le satellite Planck, qui donnait 66,93±0.62 km/s/Mpc.

67 au lieu de 72,5, Planck se tromperait de 8% (!)

[inviteb6b93040]

est ce au même age ?
car le fond date de 380 000 ans après le bigbang

Peut être une question bête

[Deedee81]

Salut,

est ce au même age ?
car le fond date de 380 000 ans après le bigbang

Peut être une question bête

Non, question très sensée. Ca ne devrait pas beaucoup affecter l'âge à laquelle le fond a été émis.

autre question : aurait-on une explication de la valeur si différente déterminée par Planck ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[yves95210]

autre question : aurait-on une explication de la valeur si différente déterminée par Planck ?

La valeur de H₀ calculée par Planck dépend du modèle (flat ΛCDM), et des valeurs des autres paramètres cosmologiques déterminées à partir des observations du CMB dans le cadre de ce modèle.
Les auteurs de la publication citée n'avancent pas d'explication. Ils déduisent la valeur de H₀ des résultats de leurs observations dans le cadre de différents modèles. Avec le modèle flat ΛCDM et sans fixer a priori les valeurs des densités de matière et d'énergie, ils obtiennent H₀=71,9 km.s⁻¹Mpc⁻¹ (+2,4/-3,0), mais aussi une valeur de Ω_Λ inférieure à celle trouvée par Planck. Chose intéressante, le H₀ qu'ils trouvent est compatible avec celui de l'équipe d'A. Riess, obtenu par une méthode différente, mais également basée sur des observations "locales" (i.e. à z petit, du moins par rapport au CMB).

Les auteurs rappellent (ci-dessous) les hypothèses évoquées suite à la publication de Riess et al. Ils n'en privilégient aucune, mais utilisent les résultats de leurs observations pour contraindre les modèles cosmologiques basés sur ces hypothèses.

CMB experiments provide a model-dependent value of the Hubble constant, H0, which appear to be in some tension with methods based on standard rulers and standard candles. In a flat ΛCDM universe, the significance of the tension between the most recent values from Planck (Planck Collaboration et al. 2015a) and the direct measurement from Cepheids and Type Ia Supernovae (Riess et al. 2016) is 3.3σ. Either this tension is due, at least in part, to systematics in the measurements (as suggested by e.g. Efstathiou 2014), or it is caused by new physics beyond the predictions of flat ΛCDM. Several authors discuss the possibility of relaxing the usual assumptions about cosmological parameters as a way to reduce the tension (e.g. Salvatelli et al. 2013; Heavens et al. 2014; Di Valentino et al. 2016). Possible assumptions include, for example, that we live in a non-flat universe (Ωk ≠ 0), that the dark energy equation of state is not a cosmological constant (w ≠ −1), that the sum of the neutrino masses is larger than predicted by the standard hierarchy scenario (Σmν > 0.06 eV), and/or that the effective number of relativistic neutrino species may differ from its assumed value in the standard model (Neff ≠ 3.046).

[Deedee81]

Je réitère : merci pour ces informations précises.

La saga de la constante de Hubble n'est pas tout à fait finie (même si on n'est plus à des variations gigantesques comme on a connu, mais 8% c'est quand même encore costaud).

[JPL]

Il faudrait lire la publication mais je crains que ce soit au-delà de mes compétences. Donc comment font-ils pour apprécier exactement le décalage de longueur entre les différents chemins ? Parce que toute la précision va reposer sur ça.

[yves95210]

Il faudrait lire la publication mais je crains que ce soit au-delà de mes compétences. Donc comment font-ils pour apprécier exactement le décalage de longueur entre les différents chemins ? Parce que toute la précision va reposer sur ça.

Le principe est assez simple à comprendre, et bien résumé sur son blog par Eric Simon:

comme les puits gravitationnels (les cinq galaxies massives étudiées) ne sont pas parfaitement symétriques et que les quasars d'arrière plan ne sont pas parfaitement alignés non plus dans notre ligne de visée, les images multiples qui apparaissent tout autour des galaxies massives montrent bien le même objet astrophysique démultiplié, mais avec un décalage temporel, étant donné que le chemin parcouru par la lumière pour chaque image fantôme n'est pas tout à fait le même. Et comme les quasars d'arrière plan montrant ces images multiples sont des objets qui émettent des rayonnements par bouffées très bien définies dans le temps, il est aisé de mesurer l'écart temporel qui existe entre chaque image fantôme d'un même quasar dans la lentille multiple. Or cet écart temporel dépend directement de la valeur de la constante de Hubble!

Ce qui est plus compliqué, et qui nécessite effectivement de lire la publication dans le détail (voire les 5 publications associées), ce sont les méthodes utilisées pour évaluer l'effet de lentille gravitationnelle de la galaxie massive utilisée pour obtenir les images multiples d'un quasar (donc modéliser la masse de cette galaxie), et de tenir compte des variations dues aux effets de micro-lentille:

The upper panel of Figure 2 presents the 13-year-long COSMOGRAIL light curves of HE 0435−1223, including the data from Courbin et al. (2011) and our new data. The similarity between the 4 light curves is immediately noticeable. However, it can also be noted that they would not superpose perfectly when shifted in time and magnitude, due to “extrinsic variability” which is interpreted as being caused by microlensing by stars in the lensing galaxy (see e.g. Blackburne et al. 2014; Braibant et al. 2014). These extrinsic contributions are clearly seen here on timescales from a few weeks to several years, in the form of an evolution of the magnitude-separation between the light curves. They must be handled properly in order to measure time delays with high accuracy.

Je ne suis évidemment pas capable de donner un point de vue de spécialiste sur la qualité des méthodes employées. Mais ça a l'air sérieux...
D'autre part, le fait que les résultats obtenus concordent avec ceux obtenus par l'équipe de Riess à partir de l'observation des céphéides et SN, donc par une méthode totalement différente, est un argument fort en faveur de la qualité de ces résultats.