Les astronomes calculent l’âge de l’univers avec le télescope du désert d’Atacama

Haut dans le désert d’Atacama au Chili, à des kilomètres de la lueur terne de la pollution lumineuse, le télescope Atacama Cosmology Telescope est dans une position privilégiée pour rechercher des réponses dans le ciel. La question la plus récente dans son esprit? L’âge de l’univers, un dilemme cosmique auquel on peut répondre de différentes manières, selon la façon dont vous mesurez l’expansion accélérée de l’univers.

Un article récemment publié dans le Journal of Cosmology and Astroparticle Physics a mesuré le taux de cette expansion, appelée constante de Hubble, à l’aide du télescope de la National Science Foundation au Chili.

L’équipe a constaté que la constante de Hubble était de 42 miles par seconde par mégaparsec – ce qui signifie que pour chaque mégaparsec, soit 3,26 millions d’années-lumière, la vitesse de l’expansion de l’univers augmente de 42 miles par seconde. Le nombre que l’équipe internationale d’astronomes et de physiciens a trouvé, après 730 jours d’observation s’étalant de 2013 à 2016, était presque le même que celui précédemment rapporté par le satellite Planck de l’Agence spatiale européenne en 2013.

«Nous avons maintenant trouvé une réponse où Planck et [Atacama Cosmology Telescope] d’accord », a déclaré Simone Aiola, chercheuse au Center for Computational Astrophysics du Flatiron Institute et co-auteur de l’article. dans un communiqué de presse. «Cela témoigne du fait que ces mesures difficiles sont fiables.»

Il y a une assez grande raison pour laquelle il valait la peine de recalculer la constante: il existe plusieurs façons de mesurer le taux d’expansion de l’univers, à partir desquelles l’âge de l’univers peut être déduit. Vous pouvez mesurer le taux en fonction de choses stellaires proches de nous, comme des étoiles Céphéides palpitantes. Vous pouvez également mesurer l’expansion en regardant la lumière polarisée du fond de micro-ondes cosmique de l’univers, le rayonnement détectable le plus éloigné du Big Bang, ce que l’équipe d’Atacama a fait ici. Cette lumière floue a des variations dans sa polarisation, ce qui permet aux scientifiques de mesurer la distance parcourue par la lumière et la durée de ce voyage. C’est pourquoi comprendre le taux de uL’expansion de niverse compte: jeCela change la distance parcourue par la lumière, et donc l’âge de tout.

Voici le hic: ces deux façons de calculer la constante de Hubble ont abouti à des taux assez différents –une étude de 2019 est venu avec près de 46 miles par seconde par mégaparsec, tandis que un autre de la même année trouvé un nombre qui divise la différence entre les deux autres. Bien que les différences puissent sembler minimes, les estimations variables signifient une plage de centaines de millions d’années pour déterminer l’âge de notre univers. (Plus la constante est élevée, plus l’univers est jeune).

TLes découvertes de l’équipe d’Atacama placent l’âge de l’univers à environ 13,77 milliards d’années. Notre système solaire, à titre de comparaison, a environ 4,57 milliards d’années, et Homo sapiens est apparu quelque part il y a environ 300 000 ans.

Les chiffres différents jusqu’à présent ne signifient pas qu’une partie a nécessairement tort (bien que l’équipe à l’origine du nouveau document, travaillant avec des images de meilleure résolution du fond cosmique des micro-ondes que leurs prédécesseurs à Planck, ait affirmé que les calculs de l’équipe précédente étaient solides) . Ce que tout cela signifie définitivement, c’est que nous manquons quelque chose en ce qui concerne le fonctionnement de l’expansion de l’univers.

La disparité entre les mesures locales et distantes de la constante de Hubble pourrait signifier qu ‘«il y a un problème avec l’un des types de mesures que nous n’interprétons pas correctement, et donc il y a une sorte de problème systématique avec une mesure ou l’autre», a déclaré Michael Niemack, astrophysicien à l’Université Cornell et co-auteur du récent article. «La possibilité la plus excitante est qu’il manque quelque chose à notre modèle cosmologique.»

Le meilleur reste peut-être à venir pour le télescope Atacama, qui a eu sa première lumière en 2007 et a l’avantage d’être sur le terrain, ce qui facilite sa gestion. qu’un télescope spatial.

«Nous n’avons pas encore extrait toutes les informations des données que nous avons déjà collectées avec le télescope cosmologique d’Atacama», a déclaré Steve Choi, astrophysicien à l’Université Cornell et auteur principal de l’article, dans un courrier électronique. «J’espère que nous apprendrons une physique encore plus passionnante sur notre univers avec l’upcoming expérimentations à l’Atacama, comme CCAT-prime et Simons Observatory, » faisant référence à deux futurs observatoires à haute altitude dans le désert. Le télescope dans CCAT-prime a été renommé le télescope submillimétrique Fred Young en septembre, et il se penchera sur une multitude de caractéristiques cosmologiques, tandis que l’observatoire Simons concentrera ses capacités d’observation sur le fond cosmologique des micro-ondes.

Peut-être qu’une partie évaluant l’âge de l’univers oublie quelque chose dans ses mathématiques – avec les nombreuses inconnues connues de la science spatiale, et ce qui est totalement inconnu, c’est possible. Mais selon Niemack, il pourrait tout aussi bien y avoir autre chose dans le mix qui expliquerait les différents chiffres.

«Cela pourrait indiquer que nous sommes sur le point de découvrir quelque chose de nouveau et d’excitant que nous ne savions pas auparavant sur le fonctionnement de notre univers», a-t-il déclaré.