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How old is the universe? The oldest stars give us a clue
Par Janine Fohlmeister, Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam
Édité par Lisa Lock, relu par Robert Egan
Notes de la rédaction
The GIST
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Crédit : Elena Tomasetti
Des chercheurs de l'Université de Bologne et de l'Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam (AIP), en collaboration avec d'autres instituts, ont proposé une nouvelle approche pour résoudre la tension de Hubble en comparant les estimations de l'âge de l'Univers plutôt que son taux d'expansion. À partir de données stellaires précises, ils ont déterminé l'âge d'étoiles très anciennes de la Voie lactée soigneusement sélectionnées et ont trouvé un âge probable d'environ 13,6 milliards d'années.
Selon le modèle cosmologique standard, cet âge est incompatible avec l'Univers plus jeune suggéré par les mesures d'expansion basées sur les céphéides et les supernovae, mais il est compatible avec l'âge plus élevé déduit des observations du fond diffus cosmologique, apportant ainsi un nouvel éclairage au débat actuel sur la tension de Hubble. L'article est publié dans la revue Astronomy & Astrophysics.
Repenser le débat sur la tension de Hubble
L'une des questions les plus débattues en cosmologie moderne concerne la valeur de la constante de Hubble, qui mesure la vitesse d'expansion actuelle de l'Univers. Pendant des années, les différentes méthodes traditionnelles ont donné des résultats incohérents et, malgré de nombreux efforts, aucune explication claire n'a encore été trouvée. Depuis la mission spatiale Gaia, notre Voie lactée est devenue un véritable laboratoire de proximité pour la cosmologie.
L'étude menée par l'Université de Bologne et l'Institut Leibniz d'astrophysique de Potsdam (AIP) propose une approche alternative aux méthodes utilisées jusqu'à présent. Au lieu de rechercher directement les écarts dans le taux d'expansion, on les traduit en termes de « tension d'âge ».
Les modèles cosmologiques établissent un lien direct entre le taux d'expansion actuel de l'Univers et son âge : une valeur élevée de la constante de Hubble implique un Univers plus jeune, tandis qu'une valeur faible correspond à un Univers plus âgé. Les mesures de la constante de Hubble, actuellement sujettes à controverse, basées d'une part sur des mesures effectuées dans l'univers local à partir des céphéides et des supernovae, et d'autre part sur l'univers primordial grâce au fond diffus cosmologique, correspondent à des âges cosmiques d'environ 13 et 14 milliards d'années, respectivement. Mais lequel de ces deux âges est correct ?
Utiliser les étoiles les plus anciennes comme horloges
L'univers ne peut être plus jeune que les étoiles les plus anciennes qu'il contient. Si l'on peut donc mesurer avec une grande précision l'âge des étoiles les plus anciennes de notre galaxie, une limite inférieure fiable pour l'âge de l'univers peut être établie.
Ce projet a été initié par une collaboration inédite entre deux domaines de recherche traditionnellement distincts : un groupe de cosmologie de l'Université de Bologne et un groupe d'archéologie stellaire de l'AIP. Les travaux se sont appuyés sur un catalogue existant d'âges stellaires issu d'une étude antérieure de l'AIP, dans lequel des âges précis ont été mesurés en combinant de multiples informations sur la luminosité, la position et la distance de plus de 200 000 étoiles de la Voie lactée.
Un élément crucial a été l'utilisation de la troisième série de données de la mission Gaia de l'ESA, qui fournit des parallaxes et des spectres d'une précision exceptionnelle, et donc des paramètres stellaires améliorés pour un grand nombre d'étoiles proches.
Gaia affine l'estimation de l'âge de l'Univers.
À partir de cet ensemble de données exhaustif, un échantillon soigneusement sélectionné des étoiles les plus anciennes, avec les estimations d'âge les plus fiables, a été constitué. L'accent a été mis sur la qualité plutôt que sur la quantité : seules les étoiles dont l'âge pouvait être déterminé avec précision par le code StarHorse ont été retenues, et les sources potentielles de contamination ont été éliminées. Résultat : pour l'échantillon final d'une centaine d'étoiles, l'âge le plus probable est d'environ 13,6 milliards d'années. Cet âge est trop ancien pour être compatible avec l'âge de l'Univers déduit des céphéides et des supernovae (à moins de modifier d'autres éléments des modèles cosmologiques), mais il concorde bien avec l'âge cosmique déduit du fond diffus cosmologique.
« Ce projet illustre parfaitement comment la combinaison d'expertises issues de différents domaines peut ouvrir de nouvelles perspectives sur des questions fondamentales. Mesurer l'âge des étoiles est, en soi, un défi complexe, mais nous vivons désormais à une époque où la quantité et la qualité des données disponibles nous permettent d'atteindre une précision sans précédent et, pour la première fois, des résultats statistiquement significatifs. Avec la prochaine publication des données de Gaia à l'horizon, l'âge des étoiles pourrait devenir un point d'ancrage fondamental pour la cosmologie », déclare Elena Tomasetti de l'Université de Bologne et première auteure de l'étude.
« Grâce à Gaia, la Voie lactée est devenue un véritable laboratoire de cosmologie de proximité. Nous pouvons désormais estimer l'âge des étoiles avec une précision inédite. La prochaine avancée majeure concernera la précision, permettant d'ancrer la chronologie galactique avec une bien plus grande certitude. Le concept de la mission HAYDN, avec la participation de l'AIP, vise à franchir cette étape décisive », ajoute Cristina Chiappini de l'AIP.
Quelles sont les implications pour la cosmologie future ?
Bien que ces résultats ne soient pas encore définitifs, car certaines données restent à confirmer…
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RESUME
Quel est l'âge de l'univers ? Les étoiles les plus anciennes nous donnent un indice.
L'analyse des étoiles les plus anciennes de la Voie lactée, à partir des données précises de Gaia, indique un âge probable de l'univers d'environ 13,6 milliards d'années. Cette estimation est incompatible avec l'âge plus jeune suggéré par les mesures d'expansion locale (céphéides et supernovae), mais concorde avec l'âge déduit du fond diffus cosmologique, apportant ainsi une contrainte indépendante au débat sur la tension de Hubble.
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COMMENTAIRES
Si vous suivez ce blog l'article de dimanche soir situiera notre u nivers dans une brane 3 -D qui aura été activée ou réalimentée depuis environ 13 ,5 milliards d'années .... Mais le problème essentiel est d 'en découvrir les causes profondes : quel mécanisme et/ ou quel hasard profond en est la cause ???
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Xublication details
Elena Tomasetti et al, The oldest Milky Way stars: New constraints on the age of the Universe and the Hubble constant, Astronomy & Astrophysics (2026). DOI: 10.1051/0004-6361/202557038
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