First-of-its-kind measurement of the universe's expansion rate weighs in on a longstanding debate
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La première mesure du genre du taux d'expansion de l'univers pèse sur un débat de longue date
par l'Université du Minnesota
Une équipe dirigée par l'Université du Minnesota Twin Cities a utilisé une technique unique en son genre pour mesurer le taux d'expansion de l'Univers, fournissant des informations qui pourraient aider à déterminer plus précisément l'âge de l'Univers et aider les physiciens et les astronomes à mieux comprendre le cosmos. Crédit : NASA, ESA et S. Rodney (JHU) et l'équipe FrontierSN ; T. Treu (UCLA), P. Kelly (UC Berkeley) et l'équipe GLASS ; J. Lotz (STScI) et l'équipe Frontier Fields ; M. Postman (STScI) et l'équipe CLASH ; et Z. Levay (STScI)
Le travail est divisé en deux articles, respectivement publiés dans Science et The Astrophysical Journal.
En astronomie, il existe deux mesures précises de l'expansion de l'univers, également appelées "constante de Hubble". L'un est calculé à partir d'observations proches de supernovae, et le second utilise le "fond cosmique de micro-ondes", ou rayonnement qui a commencé à circuler librement dans l'univers peu de temps après le Big Bang.
Cependant, ces deux mesures diffèrent d'environ 10%, ce qui a provoqué un large débat parmi les physiciens et les astronomes. Si les deux mesures sont exactes, cela signifie que la théorie actuelle des scientifiques sur la composition de l'univers est incomplète.
"Si de nouvelles mesures indépendantes confirment ce désaccord entre les deux mesures de la constante de Hubble, cela deviendrait une faille dans l'armure de notre compréhension du cosmos", a déclaré Patrick Kelly, auteur principal des deux articles et professeur adjoint à l'Université. de l'École de physique et d'astronomie du Minnesota.
Image du champ d'amas de galaxies MACS J1149 et les emplacements et le moment des apparitions de SN Refsdal. Une première apparition s'est produite selon les prédictions du modèle dans l'image de la galaxie hôte en haut à gauche à la fin des années 1990 mais a été manquée. Nous avons détecté des images S1 à S4 dans une configuration en croix d'Einstein en novembre 2014 (Kelly et al. 2015). Suite à cette apparition, les modélisateurs de lentilles ont prédit la réapparition du SN, qui a été détecté fin 2015 (Kelly et al. 2016c). L'encart en haut à droite montre une image WFC3 IR F125W co-ajoutée du champ suite à la réapparition du SN dans l'image SX. Crédit : The Astrophysical Journal (2023). DOI : 10.3847/1538-4357/ac4ccb
"La grande question est de savoir s'il y a un problème possible avec l'une ou les deux mesures. Notre recherche aborde ce problème en utilisant une manière indépendante et complètement différente de mesurer le taux d'expansion de l'univers."
L'équipe dirigée par l'Université du Minnesota a pu calculer cette valeur en utilisant les données d'une supernova découverte par Kelly en 2014 - le tout premier exemple d'une supernova à images multiples, ce qui signifie que le télescope a capturé quatre images différentes du même événement cosmique. Après la découverte, des équipes du monde entier ont prédit que la supernova réapparaîtrait à une nouvelle position en 2015, et l'équipe de l'Université du Minnesota a détecté cette image supplémentaire.
Ces multiples images sont apparues parce que le supupernova a été lentille gravitationnellement par un amas de galaxies, un phénomène dans lequel la masse de l'amas plie et amplifie la lumière. En utilisant les délais entre les apparitions des images de 2014 et 2015, les chercheurs ont pu mesurer la constante de Hubble en utilisant une théorie développée en 1964 par l'astronome norvégien Sjur Refsdal qui était auparavant impossible à mettre en pratique.
Les découvertes des chercheurs ne règlent pas absolument le débat, a déclaré Kelly, mais elles permettent de mieux comprendre le problème et rapprochent les physiciens de l'obtention de la mesure la plus précise de l'âge de l'univers.
"Notre mesure favorise la valeur tirée du fond cosmique des micro-ondes, bien qu'elle ne soit pas en fort désaccord avec la valeur de la supernova", a déclaré Kelly. "Si les observations de futures supernovae qui sont également lentilles gravitationnellement par des amas donnent un résultat similaire, cela identifierait un problème avec la valeur actuelle de la supernova, ou avec notre compréhension de la matière noire des amas de galaxies."
En utilisant les mêmes données, les chercheurs ont découvert que certains modèles actuels de matière noire d'amas de galaxies étaient capables d'expliquer leurs observations des supernovae. Cela leur a permis de déterminer les modèles les plus précis pour les emplacements de la matière noire dans l'amas de galaxies, une question qui tourmente depuis longtemps les astronomes.
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COMMENTAIRES
La conclusion de l article est mi chèvre li chou ..Personnellement je préfère la mehode du fond micro ondes et je milite pour l acceptation définitive de la matière noire bien qu aucune manip labo ne l ait détectée !
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More information: Patrick Kelly et al, Constraints on the Hubble constant from Supernova Refsdal's reappearance, Science (2023). DOI: 10.1126/science.abh1322. www.science.org/doi/10.1126/science.abh1322
Patrick L. Kelly et al, The Magnificent Five Images of Supernova Refsdal: Time Delay and Magnification Measurements, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ac4ccb , iopscience.iop.org/article/10. … 847/1538-4357/ac4ccb
Journal information: Science , Astrophysical Journal
Provided by University of Minnesota
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