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# Physique # Cosmologie et astrophysique nongalactique # Astrophysique solaire et stellaire

La Tension de Hubble : Un Dilemme Cosmique

Explorer les problèmes autour de la constante de Hubble et ses implications cosmiques.

Indranil Banik, Harry Desmond, Nick Samaras

― 9 min lire


Tension Hubble expliquée Tension Hubble expliquée à la constante de Hubble. Enquête sur les mystères cosmiques liés
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On vit dans un univers qui est en constante expansion, et cette expansion n’est pas juste une idée vague-c’est un fait mesurable. Les scientifiques essaient de comprendre à quelle vitesse notre univers grandit, et c’est là que le constant de Hubble entre en jeu. Pense à ça comme la limite de vitesse de l’univers.

Maintenant, voici le truc : les scientifiques ont remarqué un problème. La limite de vitesse qu’ils mesurent localement-avec des Supernovae de type Ia, par exemple-ne correspond pas à la limite de vitesse qu’ils dérivent de l’observation de l’horizon cosmique de radiation (CMB), ce faible "residu" du Big Bang. Ce décalage, c’est comme avoir deux lectures différentes sur ton compteur de vitesse-une disant que tu vas à 60 mph et l’autre à 80 mph. Ce dilemme, c’est ce que les scientifiques appellent avec malice la "tension de Hubble."

C’est quoi le Délire avec la Constante Gravitationnelle?

Allons pimenter un peu les choses ! Imagine que la constante gravitationnelle, un chiffre fondamental qui nous dit comment fonctionne la gravité, agisse comme un yo-yo-parfois elle monte et descend, ce qui est plutôt inhabituel pour une constante scientifique ! On a suggéré que si ce nombre avait chuté brusquement il y a environ 130 millions d’années, cela pourrait expliquer la tension de Hubble.

Mais attends ! Si la constante gravitationnelle est tombée, ça aurait affecté la luminosité des supernovae et donc les distances qu’on calcule à partir d’elles. Un peu comme essayer de mesurer la taille de ton pote en étant sur un balancé ! Si la luminosité n’était pas ce qu’on pensait, alors tous nos calculs seraient faussés.

Glaciation : Pas Que pour les Glaces

Changeons de sujet un instant. Tu pourrais penser que la seule chose qui peut devenir froide, c’est ta glace laissée dehors. Cependant, si la luminosité du soleil chutait fortement, la Terre aurait pu connaître une grande phase de glaciation. Imagine un Terre Boule de Neige où tout est recouvert de glace !

Tu te dirais que ça aurait dû arriver dans les 500 millions d’années dernières vu qu’on n’a pas de traces d’un tel âge glaciaire. Donc, si notre constante gravitationnelle avait chuté, on aurait pu vivre une aventure glaciale-mais personne n’a emporté ses combinaisons de neige pour ça !

Des Problèmes pour le Soleil et l'Évolution stellaire

Allons plus loin. Si la constante gravitationnelle a vraiment fluctué, ça ne changerait pas seulement la luminosité des supernovae ; ça accélérerait ou ralentirait aussi comment les étoiles évoluent, surtout notre soleil. Si notre soleil avait brûlé plus chaud plus longtemps à cause d'une constante gravitationnelle plus élevée, il aurait utilisé les deux tiers de son carburant au lieu de la moitié.

Qu’est-ce que ça veut dire ? Eh bien, si le soleil semblait vieillir plus vite, les scientifiques commenceraient à se gratter la tête, surtout quand ils découvrent que les plus anciens météorites ne correspondent pas à l'âge "apparent" du soleil. C’est comme découvrir que ta grand-mère "toujours jeune" a une crise d'âge secrète !

Flux de Hubble et Supernovae : La Danse Cosmique

Maintenant, parlons des supernovae de type Ia. Ces feux d’artifice cosmiques sont utilisés par les astronomes pour mesurer des distances parce qu’ils brillent avec une luminosité constante. Pense à eux comme à l’ami fiable qui arrive à l'heure avec des snacks-toujours là pour passer un bon moment ! Mais si la constante gravitationnelle changeait, ça pourrait signifier que ces supernovae sont plus brillantes qu’on ne le pensait, rendant nos mesures de distance totalement folles.

Cela voudrait aussi dire qu’on regarde l’univers à travers une paire de lunettes défectueuses, où tout a l’air bizarre et mal calibré. Ces distances cosmiques sournoises ne s’additionnent tout simplement pas, rendant difficile pour les scientifiques de déchiffrer la vraie limite de vitesse de l’univers !

La Durée d'une Année : Pas un Simple Chiffre Non Plus

Avec tous ces changements cosmiques, la durée d'une année pourrait aussi être mise en désordre. Si la constante gravitationnelle bougeait, le nombre de jours dans une année pourrait ne pas rester le même. Si ton année passait de 365 jours à, disons, 330 jours, planifier tes vacances d'été deviendrait sacrément plus compliqué. "Désolé, chérie ! On ne peut pas faire ce voyage parce que je dois trouver un moyen de caser 12 mois dans 10 !"

Le climat de la Terre est aussi sensible à ce genre de transitions. Avec tout ce qui est en flux, on pourrait s’attendre à quelques fluctuations sauvages dans le temps, et personne n’aime les surprises quand il s’agit de ses plans de voyage !

Horloges Cosmiques : Qu'est-ce Qui S'est Passé?

En parlant de temps, les scientifiques utilisent différentes méthodes pour mesurer comment l'univers est en train d'expanser et de vieillir. Ils examinent des choses comme les âges des étoiles ou des amas de galaxies pour avoir une idée de ce qui se passe "là-bas." Mais, si la constante gravitationnelle changeait, cela perturberait aussi ces mesures. C’est comme essayer de lire une horloge qui commence soudainement à tourner à l’envers-definitivement pas le genre de voyage dans le temps dont la plupart d’entre nous espèrent !

La Lune : Notre Amie Fidèle

Et n’oublions pas notre chère amie, la Lune. Un changement de gravité n’affecterait pas seulement la Terre, mais aussi la Lune ! Si la force gravitationnelle chutait soudainement, la Lune pourrait s'éloigner de la Terre, modifiant les marées et peut-être même rendant certains poissons très confus !

Imagine qu'ils prévoyaient le dîner mais se retrouvent soudainement à nager dans des eaux plus profondes parce que le niveau de l’océan a changé sans avertir. Ils feraient mieux de commencer à préparer leurs bagages et chercher un nouvel endroit où vivre !

Évolution Stellaire : Quel Montagnes Russes !

La GSM affecte comment les étoiles évoluent, changeant leurs durées de vie et leur luminosité. Si les étoiles brûlaient plus brillamment trop rapidement, on pourrait se demander où sont passées toutes les "anciennes" étoiles. C’est comme perdre cet ami "cool" parce qu’il a trop fait la fête dans sa jeunesse.

Si les étoiles apparaissaient plus vite que tu peux dire "supernova," cela perturberait tout, de notre compréhension des âges stellaires à comment nous percevons la chronologie de l'univers.

L'Univers Essaie de Nous Confondre?

À ce stade, tu pourrais secouer la tête, te demandant si l'univers se moque de nous par une farce cosmique. Avec tous ces changements, comment les scientifiques peuvent-ils vraiment déterminer ce qui se passe ? La réponse, c’est qu’ils doivent être comme des détectives essayant de résoudre un mystère-et boy, il y a beaucoup d’indices !

L'Échelle des Distances : Une Structure Instable

Les astronomes dépendent de divers indicateurs de distance pour évaluer à quelle distance se trouvent différents objets cosmiques. Cette "échelle des distances" peut devenir instable si l'un de ses échelons ne tient pas. Si tout ça est basé sur une constante gravitationnelle défectueuse, alors on peut dire qu’on s’apprête à vivre une comédie cosmique pendant que les scientifiques essaient de comprendre leurs découvertes.

Chronomètres cosmiques : Le Vieillissement des Étoiles

Pour dater les étoiles et les galaxies, les scientifiques peuvent utiliser des objets célestes connus sous le nom de chronomètres cosmiques. C’est essentiellement comme les vieilles horloges de l’univers, permettant aux scientifiques d'estimer combien de temps a passé entre les événements. Cependant, si la gravité faisait un tango rapide et changeait, ils pourraient se retrouver à regarder une horloge qui a accéléré dans le temps, donnant des âges carrément imprécis !

Un Résumé des Problèmes Cosmiques

À ce stade, il est clair que le GSM (Modèle de Pas Gravitationnel) amène un tas de vers cosmiques que les scientifiques essaient encore de démêler.

  1. Si la constante gravitationnelle a changé, cela aurait pu affecter drastiquement le climat de la Terre, potentiellement plongeant notre planète dans une mini ère glaciaire.
  2. L’évolution stellaire devient chaotique avec une constante gravitationnelle changeante, entraînant des incohérences dans l’âge réel des étoiles.
  3. Notre douce Lune pourrait finir comme un compagnon errant, compliquant les marées et peut-être le programme de pêche.
  4. Le nombre de jours dans une année pourrait ne pas rester fixe, risquant de compliquer les plans de vacances et la vie normale sur Terre.

Tests Futurs : Quoi Chercher

Que réserve l’avenir ? Eh bien, les scientifiques peuvent réaliser des tests pour recueillir plus de preuves. Ils pourraient examiner comment les étoiles évoluent et essayer d'observer des ondes gravitationnelles-des ondulations dans l'espace-temps qui pourraient révéler les secrets de l'univers.

Si ces vagues cosmiques peuvent être traçées, cela pourrait aider à résoudre les problèmes et à trouver de la clarté au milieu de la confusion de l'univers !

Pensées Finales : La Comédie Cosmique Continue

Dans cette comédie cosmique, avec ses divers rebondissements, les scientifiques naviguent dans un vaste univers rempli de mystères. La constante gravitationnelle, les étoiles et l'âge de l'univers sont tous part d'une grande pièce. Au fur et à mesure qu'ils collectent plus de preuves et affinent leurs mesures, on pourrait découvrir que l'univers est beaucoup plus prévisible qu'il n'y paraît.

Après tout, n’est-ce pas ça le fun de la science ? Comprendre les rebondissements tout en essayant de saisir notre univers en expansion ! Alors, mis à part garder le ciel dégagé pour observer les étoiles, asseyons-nous, détendons-nous et profitons de ce voyage cosmique, sachant que même si nous n'avons peut-être pas toutes les réponses, la recherche de celles-ci est la moitié de l'excitation !

Source originale

Titre: Strong constraints on a sharp change in $G$ as a solution to the Hubble tension

Résumé: It has been proposed that if the gravitational constant $G$ abruptly decreased around 130 Myr ago, then Type Ia supernovae (SNe) in the Hubble flow would have a different luminosity to those in host galaxies with Cepheid distances. This would make Hubble flow SNe more distant, causing redshifts to rise slower with distance, potentially solving the Hubble tension. We find that since the luminosities of Sun-like stars scale as approximately $G^7$, the Solar luminosity would have dropped substantially 130 Myr ago in this scenario, pushing Earth into a planetary glaciation. However, there was no Snowball Earth episode in the last 500 Myr. The $G$ step model (GSM) also implies that the length of a year would have abruptly increased by about 10%, but the number of days per year has evolved broadly continuously according to geochronometry and cyclostratigraphy. The GSM would drastically alter stellar evolution, causing the Sun to have exhausted about 2/3 of its fuel supply rather than 1/2. This would lead to the helioseismic age of the Sun differing from that of the oldest meteorite samples, but these agree excellently in practice. There is also excellent agreement between the standard expansion history and that traced by cosmic chronometers, but these would disagree severely in the GSM. Moreover, distance indicators that use stellar luminosities would differ drastically beyond 40 Mpc from those that do not. These arguments cast very severe doubt on the viability of the GSM: the solution to the Hubble tension must be sought elsewhere.

Auteurs: Indranil Banik, Harry Desmond, Nick Samaras

Dernière mise à jour: Nov 22, 2024

Langue: English

Source URL: https://arxiv.org/abs/2411.15301

Source PDF: https://arxiv.org/pdf/2411.15301

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Changements: Ce résumé a été créé avec l'aide de l'IA et peut contenir des inexactitudes. Pour obtenir des informations précises, veuillez vous référer aux documents sources originaux dont les liens figurent ici.

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