LES PETITES ÉTOILES DÉMENTENT UN SAUT DE LA GRAVITÉ
L’Univers est en expansion, et sa vitesse d’expansion actuelle se mesure par un nombre appelé constante de Hubble. Le problème : deux familles de mesures donnent des réponses différentes. Les mesures fondées sur les étoiles et les supernovae proches — l’« échelle des distances » — ne concordent pas avec la valeur déduite du fond diffus cosmologique, la plus vieille lumière de l’Univers, à un niveau d’environ 5 sigma selon les données. Le fond diffus donne la valeur la plus basse. C’est la tension de Hubble, l’un des problèmes les plus pressants de la cosmologie.
Certaines explications accusent des erreurs cachées. D’autres réclament une nouvelle physique. L’une des propositions les plus audacieuses est le modèle du « saut de G » : la constante de gravitation de Newton, G, qui fixe l’intensité de la gravité, aurait changé brutalement dans un passé cosmique récent.
Un changement soudain, il y a 73 à 130 millions d’années
L’idée : les supernovae, qui servent d’étalons cosmiques, brillent avec une luminosité qui dépend de G. Si G était différent avant une certaine date, les supernovae lointaines (vues telles qu’elles étaient avant le changement) et les proches (après) ne seraient pas le même étalon, et la vitesse d’expansion serait mal estimée. Deux versions sont testées ici :
- le modèle original : une gravité plus forte de 11 % avant un saut il y a 130 millions d’années ;
- un modèle étendu : plus forte de 4 % avant un saut il y a 73 millions d’années.
Des étoiles à longue mémoire
Jeremy Sakstein, de l’université d’Hawaï, et Harry Desmond, de l’université de Portsmouth, ont trouvé un témoin inattendu : les naines rouges, les plus petites étoiles, de moins d’environ un tiers de la masse du Soleil. Ces étoiles sont brassées du cœur à la surface et réagissent à toute perturbation avec une grande lenteur. Le temps qu’il leur faut pour retrouver leur taille après un changement est d’environ 100 millions d’années — comparable au temps écoulé depuis le saut supposé.
La conséquence, établie sur le papier puis avec un code d’évolution stellaire : une naine rouge qui a vécu sous une gravité plus forte, puis a vu G chuter à sa valeur actuelle, gonfle vite, puis ne dégonfle que lentement. Aujourd’hui, elle serait encore un peu trop grosse pour sa masse.
Huit étoiles sur la balance
Pour vérifier, le duo a utilisé huit naines rouges situées dans des binaires à éclipses — des couples d’étoiles qui passent l’une devant l’autre vus depuis la Terre, ce qui donne parmi les masses et les rayons les plus précis connus. Ils ont retenu des étoiles de 0,1 à 0,31 masse solaire, dans des couples assez espacés pour limiter les effets de marée.
Une complication : les taches stellaires gonflent elles aussi une étoile. Les auteurs ont laissé la couverture de taches de chaque étoile varier librement, de nulle à totale, pour que les taches puissent absorber tout gonflement si c’était possible.
Aucune trace d’un saut
Pour les deux dates, le meilleur ajustement est une gravité qui n’a jamais changé. Les deux sauts proposés sont exclus :
- 4 %, il y a 73 millions d’années : exclu à environ 3,1 sigma ;
- 11 %, il y a 130 millions d’années : exclu à environ 4,0 sigma.
Les taches ne sauvent pas le modèle : pour ces sauts, quatre des huit étoiles doivent déjà n’avoir aucune tache, et une étoile ne peut pas en avoir moins que zéro.
Un témoin qui pèse lourd
Les auteurs ont testé la fragilité du résultat. Si les modèles d’étoiles surestimaient systématiquement les rayons de 1 %, l’exclusion faiblirait mais resterait. Ils signalent aussi qu’une seule étoile, J2343+29, porte une grande partie du verdict : sans elle, les exclusions tombent à 2,45 et 1,90 sigma — toujours sans aucune préférence pour un changement de la gravité.
L’étude ne résout pas la tension de Hubble. Elle resserre le champ : ces deux versions d’un saut récent de la gravité sont désormais en conflit avec les étoiles de notre propre Galaxie.