Constante de Hubble

La constante de Hubble, notée H₀, quantifie le taux d’expansion de l’univers aujourd’hui. Un ordre de grandeur de 70 kilomètres par seconde et par mégaparsec signifie que la vitesse de récession due à l’expansion augmente d’environ 70 km/s par mégaparsec de distance. Les mouvements propres des galaxies se superposent à cette tendance. H₀ est l’une des grandeurs les plus importantes et les plus débattues de la cosmologie moderne.

La découverte de l’expansion

En 1929, Edwin Hubble publie une relation entre distance et vitesse de récession des galaxies. Cette loi de Hubble, interprétée dans le cadre de l’expansion cosmique, décrit une tendance à grande échelle. Elle ne signifie pas que toutes les galaxies s’éloignent individuellement de la nôtre.

Comment la mesure-t-on ?

Deux approches importantes permettent d’estimer H₀. La première construit une échelle de distances à partir d’indicateurs calibrés, notamment les Céphéides et les supernovas de type Ia. La seconde analyse le fond diffus cosmologique, l’écho thermique du Big Bang, et déduit H₀ dans un modèle cosmologique, généralement ΛCDM.

La tension de Hubble

La comparaison de ces approches révèle la tension de Hubble. Par exemple, l’analyse Planck 2018 donne 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc dans le modèle ΛCDM plat, tandis que l’équipe SH0ES publie en 2022 une valeur de 73,04 ± 1,04 km/s/Mpc. L’écart dépasse les incertitudes annoncées pour ces analyses. Sa cause reste discutée : effets systématiques et limites du modèle font partie des pistes étudiées.

Le saviez-vous ?

L’inverse de H₀ définit le temps de Hubble, une échelle de temps caractéristique. Il ne donne pas exactement l’âge de l’univers, car le rythme de l’expansion a changé. Calculer cet âge demande de reconstituer l’histoire de l’expansion dans un modèle cosmologique.

Questions fréquentes

Pourquoi appelle-t-on cela une constante si sa valeur est débattue ?

Dans les modèles cosmologiques homogènes, le paramètre H(t) décrit l’expansion à un instant donné. Il évolue avec le temps cosmique ; H₀ désigne sa valeur actuelle. Cette description moyenne ne remplace pas la dynamique locale des galaxies et des amas.

La constante de Hubble peut-elle changer ?

Le paramètre H(t) change au cours de l’histoire cosmique. Une expansion accélérée ne signifie pas nécessairement que H(t) augmente : l’accélération concerne la croissance des distances cosmologiques, tandis que H(t) est un taux relatif.

Quel rapport avec les trous noirs ou les galaxies ?

La constante de Hubble gouverne l’expansion globale de l’univers, pas les mouvements locaux. Les galaxies proches peuvent se rapprocher sous l’effet de la gravité, comme Andromède vers la Voie Lactée, malgré l’expansion générale.