HUBBLE-LEMAÎTRE CONSTANTE DE
Échelle des distances cosmologiques
Aujourd’hui encore, il est difficile d’observer des céphéides à plus de quelques dizaines de Mpc. Mais il existe, pour mesurer des distances, une autre chandelle standard, beaucoup plus rare mais bien plus brillante : les supernovae de type Ia (SNe Ia). Ce sont des événements astrophysiques, correspondant à l’implosion thermonucléaire de naines blanches qui, à leur pic de luminosité, sont aussi brillants qu’une galaxie tout entière, soit environ 1010 fois la luminosité solaire. Du fait de cette forte luminosité, qui est quasiment la même quelle que soit la SNe Ia, les télescopes modernes peuvent donc détecter leur présence à des milliards de parsecs, dans une gamme de distance où l’effet de la vitesse propre d’une galaxie sur son décalage vers le rouge est négligeable.
Cependant, comme pour les céphéides, la luminosité LSN des SNe Ia doit être étalonnée. Donc, pour obtenir H0, il faut d’abord mesurer LSN. Mais les SNe Ia sont tellement rares – environ une seule par millénaire et par galaxie – qu’aucune n’a pu être observée à une distance suffisamment proche pour disposer d’une mesure de distance directe comme celle fournie par la méthode des parallaxes. En revanche, il existe une quarantaine de SNe Ia suffisamment proches pour qu’il soit possible d’observer la période de pulsation de céphéides au sein de leur galaxie hôte. Il devient donc possible d’étalonner LSN à partir de mesures de distances dérivées de la méthode des céphéides.
La collaboration SHoES (Supernova H0 for the Equation of State), qui a entrepris depuis le milieu des années 2000 la construction d’une « échelle des distances cosmologiques » aussi simple et robuste que possible, est parvenue à en concevoir une ne comportant que trois barreaux. Le premier consiste à étalonner la relation période-luminosité des céphéides par mesure géométrique. La méthode de mesure de distance issue de l’observation de céphéides est ensuite utilisée pour connaître la distance de SNe Ia proches, pour ainsi dériver la luminosité de ces supernovae « LSN » – c’est là le deuxième barreau. Une fois cette luminosité connue, le dernier barreau consiste donc à estimer précisément H0 grâce aux mesures de distances issues de l’observation de SNe Ia plus lointaines (z > 0,02) et à la mesure de décalage vers le rouge de leur galaxie hôte.
Les résultats de la collaboration SHoES, publiés en 2022, ont donné ainsi une valeur de H0 égale à 73,04 ± 1,04 km·s–1·Mpc–1.
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Écrit par
- Mickael RIGAULT : docteur en astrophysique, chargé de recherche au CNRS
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