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CONSTANTE DE HUBBLE

& EXPANSION DE L'UNIVERS

On sait que l'Univers est sûrement en expansion et qu'il s'est écoulé des milliards d'années depuis l'origine de l'Univers (big-bang). La formule de Hubble (H₀) relie cette expansion à l'âge de l'univers. La constante de Hubble décrit le taux d'expansion de l'univers à un instant donné.

Depuis 2018, la loi de Hubble s'appelle la loi de Hubble-Lemaître, reconnaissant que c'est Georges Lemaître (1894-1966) qui a le premier émis l'idée que l'Univers était en expansion, et cela depuis un atome primitif. Prêtre et physicien, fut-il inspiré par le Fiat Lux de la Bible ? En fait, Lemaître faisait bien la différence entre la science et la religion.

Valeur de la constante de Hubble: deux cas (?!)

Méthode de l'éloignement des galaxies: environ 74 km/s/Mpc

Méthode de la fluctuation de la température du fond diffus: environ 67 km/s/Mpc

Aucune explication convaincante pour expliquer ces deux résultats.

Source ResearchGate – Foundatios of Physics

UNIVERS EN EXPANSION

Étoiles, Galaxies et Hubble Les étoiles sont nombreuses dans le ciel. Une galaxie comporte des milliards d'étoiles; et, dans l'univers, il y a des milliards de galaxies. Le cosmos se présente éparpillé et en fuite. Les galaxies s'éloignent d'autant plus rapidement qu'elles sont éloignées. En considérant cette expansion qui dessine le futur, on peut aussi se retourner dans le passé. En remontant le temps, l'univers se contracte jusqu'à un hypothétique point de départ: le big bang, origine de l'Univers Expansion de l'Univers On utilise parfois la métaphore du cake aux raisins qui gonfle en cuisant pour imager l'expansion de l'Univers. Les raisins représentant les galaxies. En fait, Il faut comprendre que toutes les galaxies s'éloignent les unes des autres. Il n'y a pas de centre, pas de bord, pas de danger de sortir de l'Univers. Il n'est pas évident d'imaginer une expansion globale partout dans l'Univers. Il n'y a pas d'intérieur, ni d'extérieur, ni de centre. Il n'y a que l'Univers en expansion. Question Mais une expansion vers où, vers quoi? La difficulté est de comprendre comment un objet (l'Univers) à trois dimensions peut croître dans une 4^è dimension. Métaphore du ballon en expansion Une meilleure métaphore consiste à passer dans un monde à deux dimensions. Nous nous trouvons à la surface d'un ballon. Nous ne connaissons que: avant – arrière et droite – gauche. Les villes sont les équivalents des galaxies. Le ballon enfle. Les villes s'éloignent les unes des autres. Les distances augmentent entre tous les objets. L'expansion se fait vers où, vers quoi? Dans cette métaphore, seule la surface du ballon existe. Il n'y a rien d'autre ailleurs!

CONSTANTE DE HUBBLE

Valeur connue en 2018 – Télescope Hubble

H0 =

73,24 1,74

km par seconde et par Mpc

Le prix Nobel de physique Adam Riess publie en 2018 la mesure la plus précise à ce jour obtenue grâce au télescope Hubble. Elle est toujours en désaccord avec celle déduite des observations de cosmologie du satellite Planck de 2016.

Valeur connue en 2016 – Satellite Planck

H0 =

66,93 0,62

km par seconde et par Mpc

Valeur connue en 2013

H0 =

66

km par seconde et par Mpc

Traduction: chaque seconde, un cube d'Univers de 1 mégaparsec (3,26 millions d'années-lumière) se dilate de 66 km

Valeurs revue à la baisse suite aux observations du satellite Planck lancé en 2009 et qui a cartographié le rayonnement fossile de l'Univers. L'âge de l'Univers est conservé à 13,7 milliards d'années

Source: Ciel et Espace d'avril 2013

Valeur connue en 2011

Fourchette de valeurs

H0 min = H0 moy = H0 max =

65 73 77

km par seconde et par Mpc

1 Mpc = 1 méga parsec = 3,26.10¹⁹ km

Deux valeurs estimées en 2011 selon deux méthodes différentes:

H0 =

73,8 2,4 67,0 3,2

(km/s) / Mpc

Ce que ça veut dire avec H₀ = 73 (km/s) / Mpc

Du fait de l'expansion de l'univers (et donc hors effet d'un mouvement propre de l'objet, négligeable à très grande distance):

une galaxie située à 1 Mégaparsec (environ 3,26 millions d'années-lumière) de l'observateur s'éloigne à une vitesse de 73 km/s;

une galaxie située à 10 Mpc s'éloigne à une vitesse de 730 km/s;

etc.

Historique

Edwin Hubble l'avait estimée à 500 en 1929. Ce qui donnait deux milliards d'années à l'univers; chose impossible, car les géologues attribuent à la Terre un âge supérieur (4,5 milliards d'années).

Depuis, cette valeur a été revue nettement à la baisse (entre 50 et 90).

L'univers est plus grand que ne le laissait penser les premières estimations.

En fait, les amas globulaires les plus vieux de notre Galaxie sont évalués à une douzaine de milliards d'années. Soit Ho aux environs de 70.

FORMULE DE HUBBLE

v = H . d v = vitesse d'éloignement, d = distance, H = constante de Hubble. L'inverse de H est le temps mis à parcourir la distance d à la vitesse v. En première approximation, il donne l'âge de l'univers. Si H = 65 km / s / parsec; âge de l'univers = 15 milliards d'années. Il y a correspondances entre âge et densité moyenne d'énergie de l'univers: D = 1 000 000 / t ² T = 10 000 000 000 / t t exprimé en secondes

Valeur connue selon la date
Année	Constante H kilomètres par seconde par mégaparsec	Calculée par:	Âge de l'univers en Ga* Ga: Giga années ou milliards d'années
1930	550	Edwin Hubble	2
1952	250	Walter Baade
1960	75
1962	50 à 60	Gustav Tammann	13	,5 **
Jusqu'en 1995	80 17		8	,5 **
Depuis le télescope de Hubble	55 8	Allan Sandage
Michel Cassé donne	65		15
1996		Selon les astronomes	11 9 10	à 14 à 12 à 13
Hipparcos 1997			11	,5
1999	70 7 puis 72	18 galaxies sur 8 ans
2000		Selon les astronomes	10	à 13
2000	74 7
2001	72 8	Télescope Hubble
2003	70, 1 1,3	Satellite WMAP	13,7	1%
2011	73,8 2,4	Télescope Hubble et nouvelle caméra infrarouge.
2011	67,0 3,2	Observation des amas galactiques
* Par comparaison, l'âge selon l'observation des plus vieux objets de l'univers est de 12 à 18 milliards d'années. ** Dans le modèle standard, l'âge de l'univers est égal au 2/3 du temps de Hubble. Pour Ho = 50, Temps de Hubble = 20 Ga et âge de l'univers = 13,5 Ga Cette valeur de l'âge est fonction d'autres paramètres, et compte tenu de la précision, on retient couramment la valeur de 13,7 milliards d'années pour l'âge de l'univers.

PROBLÈME
Pour mesurer une distance lointaine, on extrapole à partir d'une échelle ayant été étalonnée pour des distances plus courtes. On avait procédé de même pour établir cette échelle. Les approximations se cumulent. Les scientifiques cherchent à affiner les mesures. Alors les distances sont de mieux en mieux connues et aussi, la constante de Hubble et avec elle l'âge de l'univers.

CITATIONS ET POÈMES

L'univers n'a pas été fait pour nous Par les dieux : il a trop de défauts. Lucrèce L'univers est vivant parce que les atomes sont inquiets. E. Poe E = m.c², l'univers brille ! v = H.d, l'univers est en expansion. Poème de Michel Cassé – Théorie du ciel Le champ de catégories que l'on applique au vide ou à l'univers qui en est l'espérance : uniforme, continu, illimité, omniprésent, est ce que l'on avait imaginé comme attribut de Dieu et que Parménide concevait comme signe et attribut de l'être. Vide n'est-il pas l'anagramme anamorphique de Dieu ? Mon doute est tel qu'il ne peut s'accroître. Le big-bang est si beau que je me permets d'en douter.

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