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HUBBLE-LEMAÎTRE CONSTANTE DE

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La constante de Hubble-Lemaître, longtemps appelée constante de Hubble, est un paramètre important en cosmologie. Notée H 0 , elle correspond au taux actuel de l’expansion de l’Univers. Elle tire son nom de l’Américain Edwin Hubble (1889-1953) et du Belge Georges Lemaître (1894-1966) qui ont indépendamment observé, respectivement en 1929 et 1927, que la vitesse d’éloignement des galaxies par rapport à la Terre, dite vitesse de récession, est proportionnelle à leur distance de celle-ci, H 0 étant le facteur de proportionnalité.

Cette découverte, qui a démontré l’expansion de l’Univers et a donné naissance à la cosmologie moderne, est, près d’un siècle plus tard, encore au centre de toutes les attentions. Les dernières mesures de H 0 sont incompatibles avec la prédiction théorique déduite de la relativité générale et de l’observation des premiers âges de l’Univers, puisqu’elles sont plus grandes que prévu. L’Univers semble donc grandir trop vite…

Expansion de l’Univers et vitesse des galaxies

Pour comprendre les implications d’une valeur de H 0 plus grande que prévu, il faut revenir sur le concept d’expansion de l’Univers et donc sur la différence entre les mouvements propres des galaxies et la dilatation de l’espace-temps. Le fait que les galaxies s’éloignent de la Terre d’autant plus vite qu’elles sont lointaines ne signifie pas que notre Galaxie, la Voie lactée, est au centre de l’Univers, mais plutôt que la distance (d) entre chaque galaxie augmente avec le temps – autrement dit, que l’espace-temps est en expansion. Ainsi, le terme de « vitesse de récession », noté v (avec v = H 0 ·d), est un abus de langage, car ce n’est pas une vitesse, dans le sens d’un déplacement des galaxies dans l’Univers, que trace la constante de Hubble-Lemaître, mais bien l’expansion de la géométrie de l’espace-temps lui-même. Pour mieux comprendre, il faut analyser comment cette « vitesse de récession » est obtenue.

Grâce à des observations spectroscopiques, il est possible de comparer les longueurs d’onde de raies d’émission ou d’absorption présentes dans le spectre d’une galaxie avec celles que l’on observe en laboratoire pour les mêmes éléments physico-chimiques (notamment l’hydrogène ou l’oxygène). Le décalage ( Δ λ ) de ces raies indique la vitesse de récession de la galaxie car Δ λ = λ λ 0 =   (1 + z), avec λ 0 la longueur d’onde attendue, λ la longueur d’onde observée, et z =  v c , le décalage vers le rouge correspondant au rapport entre la vitesse apparente de récession v et la vitesse de la lumière c. Si une galaxie apparaît plus rouge, autrement dit que Δ λ   est supérieur à 1, c’est qu’elle s’éloigne de l’observateur.

Mais, en fait, deux effets bien différents se combinent pour produire ce décalage vers le rouge observé.

Le premier est un effet Doppler, c’est-à-dire un décalage dans la longueur d’onde induit par le mouvement propre de la source qui fait qu’elle apparaît plus rouge ou plus bleue selon, respectivement, qu’elle s’éloigne (et donc dilate la longueur d’onde) ou se rapproche de l’observateur (et donc la compresse). Cet effet[...]

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Mickael RIGAULT, « HUBBLE-LEMAÎTRE CONSTANTE DE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :

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    [...]avec le temps t. L'intensité de cette variation aujourd'hui constitue le taux (présent) de l'expansion cosmique, qui se confond avec la constante de Hubble H 0. Après de longues controverses, les astronomes pensent aujourd'hui l'avoir estimée avec une précision de l'ordre de 10 p. 100.[...]

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    • Écrit par Marc LACHIÈZE-REY
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    Edwin Powell Hubble, né le 20 novembre 1889 à Marshfield, dans le Missouri, est sans conteste un des astronomes les plus importants de son époque. Il travaillera toute sa vie à l'Observatoire du mont Wilson (Californie), où se trouvait le plus grand télescope alors disponible, le Hooker de 2,5 m[...]

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