Comprendre la tension de Hubble et ses implications
Les scientifiques cherchent à comprendre le constant de Hubble alors qu'il y a encore des tensions dans les mesures.
E. A. Zaborowski, P. Taylor, K. Honscheid, A. Cuceu, A. de Mattia, D. Huterer, A. Krolewski, P. Martini, A. J. Ross, C. To, A. Torres, S. Ahlen, D. Bianchi, D. Brooks, E. Buckley-Geer, E. Burtin, T. Claybaugh, S. Cole, A. de la Macorra, Arjun Dey, Biprateep Dey, P. Doel, S. Ferraro, A. Font-Ribera, J. E. Forero-Romero, E. Gaztañaga, H. Gil-Marín, G. Gutierrez, J. Guy, C. Hahn, C. Howlett, S. Juneau, R. Kehoe, D. Kirkby, T. Kisner, A. Kremin, M. Landriau, L. Le Guillou, M. E. Levi, C. Magneville, A. Meisner, R. Miquel, J. Moustakas, N. Palanque-Delabrouille, W. J. Percival, F. Prada, I. Pérez-Ràfols, G. Rossi, E. Sanchez, D. Schlegel, M. Schubnell, H. Seo, D. Sprayberry, G. Tarlé, B. A. Weaver, R. H. Wechsler
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Table des matières
- Qu'est-ce que la Tension de Hubble ?
- Le Rôle de l'Horizon Sonore
- DESI et ses Données
- Une Nouvelle Technique de Mesure
- Le Travail d'Équipe Fait la Force
- L'Avenir des Mesures
- En Résumé
- La Constante de Hubble : Un Vitesse-Mètre Cosmique
- Vous Voulez Savoir Comment Ils Mesurent Ça ?
- Pourquoi Tout Ce Tapage ?
- Décryptons les Mesures
- La Route Cosmique à Venir
- Conclusion
- Pourquoi Devriez-vous Vous En Soucier ?
- L'Importance de la Collaboration
- Un Appel à l'Action Cosmique
- Continuez à Lever les Yeux
- Le Côté Amusant de la Physique
- La Comédie Cosmique
- La Boîte Mystérieuse Cosmique
- Humour de Clôture
- Conclusion : Un Appel à la Curiosité
- Source originale
- Liens de référence
L'univers est un grand endroit, et essayer de comprendre à quelle vitesse il s'étend, c'est un peu comme essayer de mesurer la vitesse d'un train en marche tout en étant à bord. C'est là qu'intervient la Constante de Hubble. C'est un peu comme la limite de vitesse cosmique pour l'expansion de notre univers. Mais il y a un peu de confusion parmi les scientifiques sur la vitesse réelle d'expansion de l'univers, une situation qu'on appelle la Tension de Hubble.
Qu'est-ce que la Tension de Hubble ?
La tension de Hubble, c'est un terme un peu chic pour désigner le désaccord entre deux façons de mesurer la constante de Hubble. Certains scientifiques l'estiment en utilisant des supernovae (ces étoiles explosant qui illuminent le ciel nocturne), tandis que d'autres s'appuient sur les données du fond cosmique micro-ondes (CMB), qui est la lumière résiduelle du Big Bang. Imagine deux potes essayant de deviner à quelle vitesse va une voiture, mais chacun la regarde sous un angle différent. L'un pense qu'elle va à 60 mph, tandis que l'autre est sûr qu'elle file à 80 mph. La différence est perturbante, et les scientifiques essaient de comprendre pourquoi.
Le Rôle de l'Horizon Sonore
Maintenant, parlons d'un truc qu'on appelle l'horizon sonore. Non, ce n'est pas le dernier album d'une pop star, mais plutôt une mesure de distance en cosmologie. Ça représente la distance maximum que le son aurait pu parcourir dans le plasma chaud du jeune univers avant qu'il ne refroidisse et devienne transparent. Cet horizon sonore peut servir un peu comme une règle cosmique, aidant les chercheurs à déterminer des distances dans l'espace.
Cependant, l'intérêt pour mesurer la constante de Hubble sans se fier à cette règle cosmique a récemment augmenté. Pourquoi ? Parce que certains scientifiques croient que s'ils changent leur façon de voir l'univers, ils peuvent obtenir une image plus claire de ce qui se passe.
DESI et ses Données
Voici donc l'Instrument Spectroscopique d'Énergie Noire (DESI). Cet outil est comme une super caméra pour le cosmos, capturant la lumière d'un nombre incroyable de galaxies et de quasars (des objets super lumineux dans l'espace). En analysant la lumière de ces objets éloignés, les chercheurs peuvent reconstituer une histoire sur l'expansion de l'univers.
Dans une étude récente utilisant les données de DESI, les chercheurs ont examiné différents types de galaxies, y compris des galaxies rouges lumineuses, des galaxies à lignes d'émission, et des quasars. Ils ont fait cela dans six différentes cases de décalage vers le rouge, ce qui est un peu comme diviser l'univers en sections en fonction de la distance.
En se concentrant sur le spectre de puissance des galaxies, qui décrit comment la lumière de ces galaxies est distribuée, les chercheurs ont essayé d'extraire des infos sur la constante de Hubble sans utiliser l'horizon sonore comme guide.
Une Nouvelle Technique de Mesure
Pour obtenir cette mesure sans l'horizon sonore, les chercheurs ont utilisé une méthode qui consistait à redimensionner le spectre de puissance. Pense à ça comme ajuster une recette : si un ingrédient pose problème, tu peux bidouiller les autres pour créer quand même quelque chose de délicieux sans cet ingrédient ennuyeux. En se concentrant sur l'échelle d'égalité de la matière et du rayonnement au lieu de l'horizon sonore, ils ont obtenu une nouvelle mesure de la constante de Hubble.
Mais attends, ce n'est pas tout ! Ils ne se sont pas arrêtés là. Ils ont combiné leurs nouvelles données avec d'autres méthodes, y compris des observations du fond cosmique micro-ondes et des supernovae de type Ia non calibrées (qui ressemblent un peu à nos règles de mesure cosmiques).
Le Travail d'Équipe Fait la Force
En rassemblant toutes ces infos différentes, les chercheurs ont créé une mesure plus précise de la constante de Hubble. Ils ont trouvé que leur mesure était dans une tension de 2.2 à 3.0 avec les mesures de la collaboration SH0ES, qui se concentre sur des mesures de distance locales. Donc, même s'ils n'ont pas complètement résolu le mystère, ils ont définitivement apporté un peu de lumière là-dessus.
Pour couronner le tout, leurs résultats étaient aussi cohérents avec d'autres mesures qui s'appuyaient sur l'horizon sonore, suggérant qu'il n'y a pas de nouvelle physique choquante en jeu.
L'Avenir des Mesures
Et après ? Les chercheurs sont impatients des futures sorties de données de DESI, qui pourraient fournir encore plus d'infos sur la constante de Hubble. Imagine qu'on te donne une loupe super puissante qui t'aide à voir encore plus de détails dans une image déjà fascinante.
À mesure que de nouvelles données arrivent, les scientifiques espèrent affiner leurs mesures et enquêter davantage sur la tension de Hubble. Ils ne cherchent pas seulement la vitesse de l’expansion de l'univers, mais aussi à comprendre la physique sous-jacente qui la motive.
En Résumé
Pour résumer, l'univers est rempli de questions, et la constante de Hubble est l'un des plus grands mystères. En utilisant des outils avancés comme DESI et en combinant diverses sources de données, les chercheurs essaient de démêler la confusion et d'obtenir une vue plus claire de la vitesse à laquelle l'univers s'étend.
Tout comme trouver la recette parfaite, il faut un peu de tâtonnements, d'ajustements et une pincée de créativité. Mais avec chaque nouvelle mesure, nous sommes plus près de comprendre notre vaste univers, même s'il reste encore quelques bosses sur la route cosmique.
La Constante de Hubble : Un Vitesse-Mètre Cosmique
Alors, ralentissons et pensons à ça un moment. La constante de Hubble est essentiellement notre vitesse-mètre cosmique, nous disant à quelle vitesse l'univers s'étire. Mais voici le hic : différentes méthodes nous donnent des résultats différents.
Vous Voulez Savoir Comment Ils Mesurent Ça ?
D'accord, plongeons un peu plus dans les méthodes utilisées par les scientifiques. Pour mesurer la constante de Hubble, deux principaux acteurs sont de la partie : l'échelle de distance locale et le fond cosmique micro-onde.
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Échelle de Distance Locale : Ça implique de mesurer les galaxies proches et leurs distances à l'aide de diverses méthodes comme le parallaxe et la brillance des supernovae. Pense à ça comme mesurer à quelle distance est ton pote en utilisant une ficelle et en comptant combien de pas ça prend pour y arriver.
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Fond Cosmique Micro-Ondes (CMB) : Ici, les scientifiques regardent la lumière résiduelle du Big Bang et comment elle remplit l'univers. La CMB agit comme une photo cosmique qui montre à quoi l'univers ressemblait quand il était très jeune et peut être utilisée pour déduire des distances à travers de vastes étendues d'espace.
Ces deux méthodes donnent des résultats différents, ce qui mène à la tension de Hubble. Si l'univers était une voiture, on obtient deux vitesses différentes en fonction de deux compteurs de vitesse différents, et ils ne sont tout simplement pas d'accord.
Pourquoi Tout Ce Tapage ?
Alors, pourquoi cette tension de Hubble est-elle importante ? Eh bien, elle soulève des questions sur notre compréhension de l'expansion de l'univers et des modèles que nous utilisons. Y a-t-il de nouvelles formes d'énergie ou de matière en jeu que nous n'avons pas encore découvertes ? Ou est-ce que les mesures sont juste un peu faussées à cause de facteurs inconnus ?
Décryptons les Mesures
Quand les chercheurs disent qu'ils ont mesuré la constante de Hubble sans l'horizon sonore, c'est un peu comme dire : "Hé, je peux dire à quelle vitesse va cette voiture en regardant ses phares au lieu d'utiliser un piège à vitesse traditionnel." Voyons maintenant comment ils ont fait ça :
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Analyse des Spectres de Puissance des Galaxies : Ils se sont concentrés sur la façon dont la lumière des galaxies est distribuée, cherchant des motifs et des caractéristiques qui fournissent des indices sur les distances et les taux d'expansion.
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Techniques de Redimensionnement : Ils ont astucieusement ajusté les données lors de leur analyse pour éliminer la dépendance à l'horizon sonore, leur permettant d'utiliser d'autres échelles critiques à la place.
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Combinaison des Données : En regroupant des informations provenant de différentes observations, ils ont pu resserrer leurs contraintes sur la constante de Hubble, menant à une image plus précise.
La Route Cosmique à Venir
À mesure que la technologie s'améliore et que de plus en plus de données sont collectées, nous pouvons nous attendre à de meilleures mesures et à une compréhension de la constante de Hubble. L'avenir de l'étude de l'univers s'annonce radieux avec les avancées en matière de sondages de galaxies, d'instruments spectroscopiques et de techniques d'observation.
Conclusion
Dans le grand schéma des choses, mesurer la constante de Hubble, c'est un peu comme essayer de descendre une colline à vélo en gardant l'équilibre. Ça demande de la compétence, de l'attention aux détails, et parfois un peu de chance. Mais chaque nouvel effort nous rapproche de la compréhension des mystères de notre univers et de la vérité derrière le cosmos en expansion.
Pourquoi Devriez-vous Vous En Soucier ?
Vous vous demandez peut-être : "Quel est le gros problème ?" La réponse est simple : comprendre l'univers nous aide à comprendre notre place dedans. Ça ouvre des questions sur les origines de tout ce que nous voyons, y compris nous.
Alors la prochaine fois que vous regardez les étoiles et que vous vous demandez, souvenez-vous qu'il y a de brillantes esprits là-dehors, travaillant dur pour mesurer les mystères de l'univers, une mesure à la fois. Et qui sait ? Un jour, vous pourriez même avoir la chance de leur poser les questions qui vous brûlent l'esprit depuis tout ce temps.
L'Importance de la Collaboration
Tout cet effort ne serait pas possible sans collaboration. Des chercheurs de différents domaines, pays et cultures s'unissent pour s'attaquer à ces questions cosmiques. C'est comme un grand potluck scientifique où chacun amène son plat à partager.
En combinant leurs expertises, les scientifiques ne mesurent pas seulement la constante de Hubble - ils tissent une compréhension plus large de l'univers lui-même. En partageant leurs découvertes, ils s'appuient sur le travail des autres, se rapprochant de plus en plus des réponses que nous cherchons.
Un Appel à l'Action Cosmique
Alors, si vous avez une passion pour les étoiles, n'hésitez pas à explorer le domaine de l'astronomie. Que vous souhaitiez devenir scientifique ou simplement apprécier le ciel étoilé, votre curiosité peut mener à de plus grandes découvertes. Qui sait ? Peut-être qu'un jour, vous contribuerez à comprendre les mystères de l'univers d'une manière que nous ne pouvons pas encore imaginer.
Continuez à Lever les Yeux
À la fin, peu importe à quel point l'univers peut sembler complexe, une chose est claire : nous sommes tous ensemble, regardant les mêmes étoiles, essayant de donner un sens à ce cosmos magnifique, chaotique et en perpétuelle expansion. Alors gardez votre sens de l'émerveillement, restez curieux, et rappelez-vous que le voyage de la découverte est tout aussi important que la destination.
Le Côté Amusant de la Physique
Prenons un moment pour alléger un peu les choses. La science peut parfois sembler un sujet lourd, mais elle peut aussi être très amusante. Imaginez que l'univers soit une sitcom avec tous ces personnages cosmiques essayant de comprendre leurs rôles.
Imaginez la constante de Hubble comme le personnage sage qui semble toujours avoir les réponses mais continue de changer d'avis. Ou visualisez l'horizon sonore comme ce pote excentrique qui se fait interrompre chaque fois qu'il essaie d'expliquer l'intrigue.
La Comédie Cosmique
Et si l'univers avait une blague pratique ? Comme, "Hé, faisons croire à tout le monde qu'ils comprennent la vitesse d'expansion, mais en fait ajoutons de la physique bizarre pour les garder dans le flou ?"
Et vous savez ces scientifiques ? Toujours au tableau, sirotant du café, et regardant profondément dans le vide. Mais attendez ! Et si, quand ils levaient la tête, ils réalisaient qu'ils faisaient partie d'un jeu télévisé cosmique appelé "Devine ce Taux d'Expansion" ?
La Boîte Mystérieuse Cosmique
À la fin de la journée, étudier l'univers, c'est comme jeter un œil dans une boîte mystérieuse. Chaque nouvelle découverte est une surprise, et parfois, on ne sait juste pas ce qu'on va obtenir. Cela sera-t-il la réponse à la tension de Hubble ? Ou peut-être un nouvel en-cas cosmique à déguster en réfléchissant aux mystères de l'univers ?
Humour de Clôture
Alors, levons nos verres aux explorateurs cosmiques là-dehors ! Continuez à chercher des réponses, continuez à rire de l'absurdité de tout ça, et continuez à rêver grand. Parce qu'à la fin, que vous soyez un scientifique acharné ou juste un curieux observateur, nous faisons tous partie de ce magnifique voyage à travers l'espace. Et qui ne voudrait pas rester pour le prochain épisode de "Quoi de Neuf avec l'Univers ?"
Alors, attrapez votre télescope, votre collation préférée, et installez-vous pour le spectacle. L'univers se dévoile devant nos yeux, et le meilleur dans tout ça ? Il y a toujours plus à découvrir.
Conclusion : Un Appel à la Curiosité
Alors que cette exploration touche à sa fin, prenons un moment pour réfléchir à l'importance de la curiosité. Elle alimente notre quête de connaissances et aide à combler le fossé entre ce que nous savons et ce que nous essayons encore de comprendre.
Alors, continuez à poser des questions, continuez à chercher des réponses, et ne sous-estimez jamais la valeur d'un esprit curieux. Chaque étoile que vous contemplez représente un morceau du puzzle qui, une fois assemblé, révèle la belle tapisserie de l'univers. Embrassez l'aventure, car elle ne fait que commencer.
Titre: A Sound Horizon-Free Measurement of $H_0$ in DESI 2024
Résumé: The physical size of the sound horizon at recombination is a powerful source of information for early-time measurements of the Hubble constant $H_0$, and many proposed solutions to the Hubble tension therefore involve modifications to this scale. In light of this, there has been growing interest in measuring $H_0$ independently of the sound horizon. We present the first such measurement to use data from the Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), jointly analyzing the full-shape galaxy power spectra of DESI luminous red galaxies, emission line galaxies, quasars, and the bright galaxy sample, in a total of six redshift bins. Information from the sound horizon scale is removed from our constraints via a rescaling procedure at the power spectrum level, with our sound horizon-marginalized measurement being driven instead primarily by the matter-radiation equality scale. This measurement is then combined with additional sound horizon-free information from Planck+ACT CMB lensing, uncalibrated type Ia supernovae, and the DESI Lyman-$\alpha$ forest. We agnostically combine with the DESY5, Pantheon+, and Union3 supernova datasets, with our tightest respective constraints being $H_0=66.7^{+1.7}_{-1.9},~67.9^{+1.9}_{-2.1},$ and $67.8^{+2.0}_{-2.2}$ km s-1 Mpc-1. This corresponds to a sub-3% sound horizon-free constraint of the Hubble constant, and is the most precise measurement of its kind to date. Even without including information from the sound horizon, our measurement is still in 2.2-3.0$\sigma$ tension with SH0ES. Additionally, the consistency between our result and other measurements that do rely on the sound horizon scale provides no evidence for new early-Universe physics (e.g. early dark energy). Future DESI data releases will allow unprecedented measurements of $H_0$ and place strong constraints on models that use beyond-$\Lambda$CDM physics to ameliorate the Hubble tension.
Auteurs: E. A. Zaborowski, P. Taylor, K. Honscheid, A. Cuceu, A. de Mattia, D. Huterer, A. Krolewski, P. Martini, A. J. Ross, C. To, A. Torres, S. Ahlen, D. Bianchi, D. Brooks, E. Buckley-Geer, E. Burtin, T. Claybaugh, S. Cole, A. de la Macorra, Arjun Dey, Biprateep Dey, P. Doel, S. Ferraro, A. Font-Ribera, J. E. Forero-Romero, E. Gaztañaga, H. Gil-Marín, G. Gutierrez, J. Guy, C. Hahn, C. Howlett, S. Juneau, R. Kehoe, D. Kirkby, T. Kisner, A. Kremin, M. Landriau, L. Le Guillou, M. E. Levi, C. Magneville, A. Meisner, R. Miquel, J. Moustakas, N. Palanque-Delabrouille, W. J. Percival, F. Prada, I. Pérez-Ràfols, G. Rossi, E. Sanchez, D. Schlegel, M. Schubnell, H. Seo, D. Sprayberry, G. Tarlé, B. A. Weaver, R. H. Wechsler
Dernière mise à jour: Nov 25, 2024
Langue: English
Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.16677
Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.16677
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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Liens de référence
- https://www.overleaf.com/learn/latex/Using_colors_in_LaTeX
- https://github.com/cosmodesi/cosmoprimo/blob/main/cosmoprimo/bao
- https://github.com/ACTCollaboration/act
- https://desilike.readthedocs.io
- https://github.com/sfschen/velocileptors
- https://desilike.readthedocs.io/en/latest/api/emulators.html
- https://github.com/pltaylor16/CombineHarvesterFlow
- https://data.desi.lbl.gov/doc/releases/
- https://www.desi
- https://www.legacysurvey.org/