Deux mesures qui ne s'accordent pas

aujourd'hui (~13,8 Ga)

Un chiffre, deux chemins

Le chapitre précédent a laissé le modèle standard en position de force. Trois méthodes sans rapport entre elles, les supernovas, les oscillations acoustiques des baryons et le fond diffus, réclament la même composante qui ne se dilue pas, et le modèle ΛCDM rend compte de toutes avec six paramètres seulement planck2018tab(→ chap. 22). Un modèle aussi économe fait des prédictions, et l'une d'elles peut se comparer à une mesure directe : la vitesse à laquelle l'Univers s'étend aujourd'hui.

Cette vitesse s'appelle le taux d'expansion actuel, ou constante de Hubble, et on la note H0. Elle s'exprime dans une unité étrange, le kilomètre par seconde et par mégaparsec. Un mégaparsec vaut environ 3,26 millions d'années-lumière (→ chap. 7). Dire que H0 vaut 70 km/s/Mpc, c'est dire qu'une galaxie située à un mégaparsec s'éloigne de nous, du seul fait de l'expansion, à 70 kilomètres par seconde, et qu'une galaxie dix fois plus lointaine s'éloigne dix fois plus vite. Ce chiffre est le même partout : il ne décrit pas un mouvement des galaxies dans l'espace, il décrit l'étirement de l'espace entre elles, mesuré aujourd'hui.

Il existe deux manières de l'obtenir, et elles ne se ressemblent en rien.

La première est la plus intuitive. Pour une galaxie donnée, il suffit de connaître deux nombres : la vitesse à laquelle elle s'éloigne et sa distance. H0 est leur rapport. La vitesse se lit dans le spectre de la galaxie, sous la forme du décalage vers le rouge, c'est-à-dire de l'étirement de sa lumière (→ chap. 22). La distance est la vraie difficulté. On la construit de proche en proche, comme une échelle dont chaque barreau s'appuie sur le précédent Riess 2022. Le premier barreau est géométrique. Quand la Terre tourne autour du Soleil, une étoile proche semble se déplacer légèrement sur le fond des étoiles lointaines, et l'amplitude de ce va-et-vient, la parallaxe, donne sa distance par simple triangulation¹. Ces distances géométriques étalonnent des étoiles pulsantes appelées céphéides, dont l'éclat réel se déduit du rythme de leurs pulsations, et qui sont assez brillantes pour être vues dans des galaxies voisines². Dans certaines de ces galaxies ont explosé des supernovas de type Ia, les explosions à l'éclat quasi standard qui ont révélé l'accélération en 1998 (→ chap. 22). Les céphéides étalonnent ces supernovas, et les supernovas, visibles beaucoup plus loin, donnent enfin la distance de galaxies assez éloignées pour que l'expansion domine leur mouvement Riess 2022.

Cette échelle a une propriété essentielle : elle ne suppose presque rien de l'histoire de l'expansion. Les supernovas qui servent à mesurer H0 sont lointaines à l'échelle humaine, proches à l'échelle cosmique : leur lumière n'a voyagé qu'une petite fraction de l'âge de l'Univers. Sur un trajet aussi court, l'expansion n'a pas eu le temps de changer sensiblement de rythme, et le rapport entre vitesse et distance donne directement le taux d'aujourd'hui³. L'équipe SH0ES obtient ainsi, en 2022, H0 = 73,04 ± 1,04 km/s/Mpc Riess 2022.

La seconde manière passe par la plus vieille lumière. Le chapitre sur l'âge en a décomposé la chaîne en trois étages (→ chap. 7). On mesure sur la carte du fond diffus l'angle sous lequel on voit les ondes sonores figées vers 380 000 ans. On calcule la taille réelle de ces ondes, l'horizon sonore, avec la physique du plasma primordial. Le rapport des deux donne la distance de la surface d'où la lumière est partie. Il faut enfin, pour passer de cette distance à H0, une histoire complète de l'expansion entre 380 000 ans et aujourd'hui, et cette histoire est celle que suppose le modèle ΛCDM : un espace plat, de la matière ordinaire, de la matière noire froide et une énergie noire constante. Planck en tire H0 = 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc Planck 2018. Les auteurs écrivent eux-mêmes que ce paramètre de l'Univers tardif est « inféré » « en supposant la cosmologie ΛCDM de base » Planck 2018. Le fond diffus ne voit pas l'Univers d'aujourd'hui. Le chiffre qu'il donne est une prédiction du modèle pour aujourd'hui, à partir d'une image prise quand l'Univers avait 380 000 ans Planck 2018.

Les deux chemins aboutissent à 73 et à 67. L'écart vaut environ 9 %⁴. Rapporté aux incertitudes, il représente cinq écarts-types Riess 2022. Un écart-type, noté σ, mesure l'incertitude statistique d'un résultat ; un écart de 5σ est le seuil conventionnel à partir duquel les physiciens tiennent une différence pour réelle plutôt que due au hasard des mesures Lbl-desi 2025⁵.

La comparaison vaut par ce que la prédiction contient. Le H0 du fond diffus n'est pas le produit d'un seul instrument ni d'une seule hypothèse. Il suppose que le plasma d'avant 380 000 ans contenait exactement la matière ordinaire, la matière noire, les photons et les neutrinos que le modèle y met (→ chap. 4)(→ chap. 6). Il suppose que la recombinaison s'est faite comme la physique atomique le dit. Il suppose que la matière noire est froide et que sa quantité n'a pas changé (→ chap. 21). Il suppose enfin que l'énergie noire a gardé la même densité pendant treize milliards d'années (→ chap. 22). Presque tout ce que ce livre a raconté depuis la première lumière entre dans ce calcul. La mesure locale, elle, ne suppose rien de tout cela. Si les deux bouts de la chaîne s'accordent, la chaîne entière tient. S'ils ne s'accordent pas, un maillon cède quelque part, dans le modèle ou dans l'échelle des distances locales. En 2022, l'équipe SH0ES concluait que « l'origine de ce désaccord désormais ancien reste inconnue » Riess 2022.

Trois télescopes, une même valeur basse

Le premier suspect est l'instrument. Jusqu'à récemment, la valeur basse reposait pour l'essentiel sur un seul satellite, Planck. Une erreur propre à cet instrument, dans son étalonnage ou dans le traitement des émissions de notre Galaxie qui se superposent au fond diffus, se serait propagée dans tous ses résultats⁶. Pour l'écarter, il fallait refaire la carte avec d'autres instruments.

C'est ce qu'ont fait deux télescopes installés au sol, ACT dans le désert d'Atacama, au Chili, et SPT au pôle Sud (→ chap. 7). En 2025, l'équipe de SPT-3G, la caméra actuelle du télescope du pôle Sud, publie l'analyse de ses observations de 2019 et 2020. Seul, sans Planck, SPT-3G obtient H0 = 66,66 ± 0,60 km/s/Mpc, à 6,2σ des mesures locales de SH0ES Camphuis 2025⁷. La valeur est même un peu plus basse que celle de Planck.

Le même article marque un tournant pour la discipline. Pour la première fois, les données combinées des télescopes au sol, ACT et SPT, atteignent la puissance de Planck sur certains paramètres, « un jalon pour la cosmologie du fond diffus » Camphuis 2025. Ces télescopes utilisent d'autres détecteurs, regardent à travers l'atmosphère plutôt que depuis l'espace, et observent d'autres régions du ciel. Leurs erreurs possibles ne sont pas celles de Planck. Qu'ils retrouvent la même valeur écarte une erreur systématique propre au satellite. Les trois expériences réunies donnent H0 = 67,19 ± 0,38 km/s/Mpc, la contrainte la plus précise jamais tirée du fond diffus Camphuis 2025. Les données du fond diffus seules, précise l'équipe, ne montrent aucun signe de physique au-delà de ΛCDM Camphuis 2025 : la carte est cohérente avec elle-même et avec le modèle qui la lit.

Cette confirmation a une portée précise, qu'il faut mesurer. Elle porte sur le premier étage de la chaîne, la carte et les angles qu'on y lit. Elle ne porte pas sur les deux autres. Planck, ACT et SPT analysent leurs cartes avec la même physique d'avant la recombinaison et le même modèle ΛCDM ; s'il manque un ingrédient à cette physique, il manque pour les trois⁸. L'accord des instruments dit que, si le fond diffus se trompe, ce n'est pas dans sa carte.

Du côté local, la réponse à la même objection a pris la forme d'un rapport collectif. En 2025, le réseau H0DN, pour H0 Distance Network, publie un rapport de consensus signé par plus de cent chercheurs h0dn2025. Il ne repose pas sur une seule échelle. Il combine plusieurs indicateurs de distance indépendants : des parallaxes, des étoiles doubles qui s'éclipsent l'une l'autre, des masers, qui sont des sources d'émission radio intense dans le disque de certaines galaxies, des céphéides, des géantes rouges et d'autres encore h0dn2025⁹. L'intérêt d'un réseau tient à sa redondance. Chaque barreau de l'échelle peut être posé par plusieurs routes ; si l'une d'elles était biaisée, elle se trahirait par son désaccord avec les autres¹⁰. Le résultat de base est H0 = 73,50 ± 0,81 km/s/Mpc, et ses auteurs jugent la valeur locale « robustement déterminée » h0dn2025.

Le rapport chiffre l'écart de deux manières. Il se trouve à 7,1σ de la combinaison Planck + SPT + ACT h0dn2025. Le calcul se refait à la main : les deux valeurs diffèrent de 6,31 km/s/Mpc, et leurs incertitudes combinées valent environ 0,89, soit un rapport de 7,1¹¹. Il se trouve aussi à 5,0σ d'une combinaison qui se passe entièrement des fluctuations du fond diffus : la nucléosynthèse primordiale associée aux oscillations acoustiques des baryons mesurées par le relevé DESI h0dn2025. La nucléosynthèse fixe la quantité de matière ordinaire, indépendamment de Planck (→ chap. 5)Fields 2020 ; les oscillations acoustiques relèvent la même règle sonore dans la répartition des galaxies (→ chap. 22). Cette seconde route vers une valeur basse n'emprunte aucune carte du fond diffus. Elle s'appuie pourtant, elle aussi, sur la physique de l'Univers primordial, et c'est sans doute ce qu'elle a en commun avec la première¹².

L'écart dépasse donc largement le seuil de 5σ, et il ne se réduit ni à un défaut d'instrument ni à une seule combinaison de données.

Le camp local divisé

Le seuil de 5σ dit qu'un écart est trop grand pour être dû au hasard des mesures. Il ne dit pas d'où vient l'écart. Une erreur systématique, qui décale toutes les mesures d'une méthode dans le même sens, ne diminue pas quand on multiplie les observations. Elle peut donc produire un écart très significatif et entièrement faux. C'est sur ce terrain que le débat reste ouvert, et il l'est à l'intérieur même du camp des mesures locales.

L'équipe de Wendy Freedman, le Chicago Carnegie Hubble Program (CCHP), a construit son échelle sans les céphéides Hoyt 2025. Elle étalonne les supernovas avec un autre indicateur, le sommet de la branche des géantes rouges. Une étoile de faible masse qui a épuisé l'hydrogène de son cœur gonfle en géante rouge et devient de plus en plus lumineuse, jusqu'à un maximum au-delà duquel son évolution change brutalement. Ce maximum d'éclat est à peu près le même pour toutes les étoiles de ce type, et il sert donc d'étalon de distance¹³. L'équipe mesure ce sommet avec le télescope spatial Webb dans les galaxies qui ont abrité des supernovas Hoyt 2025.

Le résultat tombe entre 68,4 et 69,6 km/s/Mpc, selon celui des quatre jeux de mesures de supernovas qu'on utilise Hoyt 2025. Deux choses ressortent de ce chiffre. La première est sa place. Il se situe entre les deux camps, mais plus près du fond diffus que de H0DN : la borne haute, 69,6, dépasse de 2,4 km/s/Mpc la valeur du fond diffus et reste à 3,9 km/s/Mpc sous celle de H0DN¹⁴. La seconde est sa fourchette. Changer d'échantillon de supernovas, à étalonnage égal, fait bouger H0 de 1,2 km/s/Mpc, davantage que l'incertitude totale annoncée par H0DN¹⁵. La base de ce livre ne donne pas l'incertitude propre à chacune des quatre valeurs du CCHP ; elle ne permet donc pas de dire si ces valeurs sont compatibles avec le fond diffus, ni à combien d'écarts-types elles se trouvent de H0DN.

L'équipe tire de son résultat une conclusion prudente. Il faudra, écrit-elle, davantage d'observations du sommet des géantes rouges avec Webb, et des analyses indépendantes des supernovas proches, « pour continuer à élucider la vraie nature de la tension de Hubble » Hoyt 2025. La formule laisse ouverte la possibilité que la tension tienne, pour une part, à l'échelle locale elle-même.

Les deux positions se dessinent ainsi. D'un côté, l'équipe SH0ES et le réseau H0DN jugent la valeur locale « robustement déterminée », à 73,50 ± 0,81 km/s/Mpc h0dn2025. De l'autre, le CCHP soupçonne dans l'échelle des distances locales des erreurs systématiques qui la tireraient vers le haut Hoyt 2025. La base de ce livre ne dit pas quelles erreurs le CCHP soupçonne précisément, ni pourquoi les deux camps divergent alors que le réseau H0DN compte lui aussi les géantes rouges parmi ses indicateurs h0dn2025. Elle ne permet pas de trancher, et ce chapitre ne tranche pas. Il retient un fait : même la mesure locale la plus basse publiée reste au-dessus de la valeur du fond diffus, et même la plus haute n'a pas convaincu toute la communauté qui la produit.

Si l'écart est réel : retoucher la règle

Supposons que la valeur locale soit juste. Le modèle doit alors céder quelque part, et les trois étages du calcul n'offrent pas les mêmes prises.

Le premier étage est mesuré. L'échelle angulaire acoustique θ* est lue sur la carte à 0,03 % près, presque indépendamment du modèle Planck 2018, et trois instruments différents s'accordent sur la carte Camphuis 2025. Il n'y a guère de marge de ce côté.

Le troisième étage est déduit en supposant l'histoire de l'expansion tardive. On pourrait imaginer de la modifier, pour que la même distance au fond diffus corresponde à un H0 plus élevé. Mais cette histoire tardive n'est plus seulement supposée : les oscillations acoustiques des baryons et les supernovas la mesurent, époque par époque, sur les onze derniers milliards d'années Eisenstein 2005Lbl-desi 2025. Toute retouche tardive doit s'accorder avec ces relevés¹⁶.

Reste le deuxième étage, l'horizon sonore. Sa valeur, r* = 144,43 ± 0,26 mégaparsecs planck2018tab, est calculée avec la physique d'avant 380 000 ans, et sa marge ne couvre que les fluctuations statistiques à l'intérieur de cette physique. Elle suppose que la liste des ingrédients du plasma primordial est complète (→ chap. 7). C'est là que Lloyd Knox et Marius Millea situent les solutions les plus plausibles à la tension : elles augmentent le taux d'expansion avant la recombinaison, ce qui réduit l'horizon sonore Knox 2020.

L'enchaînement se suit pas à pas (→ chap. 7). Si l'Univers s'étendait plus vite avant la recombinaison, il atteignait plus tôt la température d'environ 3 000 kelvins à laquelle les atomes se forment. Le son a donc eu moins de temps pour voyager dans le plasma, et la plus grande onde qu'il ait pu porter est plus courte. La règle rétrécit. L'angle sous lequel on la voit, lui, est mesuré et ne bouge pas. Une règle plus courte vue sous le même angle est plus proche : la surface de dernière diffusion se rapproche. Pour que la lumière partie d'une surface plus proche arrive avec le même étirement, il faut que l'expansion ait été plus rapide sur le trajet. Le H0 déduit augmente, et l'âge de l'Univers diminue Knox 2020¹⁷. La carte resterait la même ; sa lecture changerait.

Plusieurs mécanismes pourraient accélérer ainsi l'expansion primordiale ou déplacer la recombinaison. Une « énergie noire précoce » serait une composante supplémentaire qui aurait pesé un peu dans le budget de l'Univers peu avant la recombinaison, puis se serait effacée¹⁸. Une recombinaison modifiée changerait le moment ou le déroulement de la formation des atomes. Une masse de l'électron légèrement différente à cette époque déplacerait les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène, donc la température à laquelle les électrons se lient aux noyaux, donc la date de la recombinaison¹⁹. L'analyse de SPT-3G trouve, en combinant le fond diffus et les oscillations acoustiques, de légères préférences pour plusieurs modèles modifiés : une courbure de l'espace, une amplitude du lentillage différente, une autre équation d'état de l'énergie noire, une recombinaison modifiée, une masse de l'électron variable Camphuis 2025. Ces préférences se situent entre 2 et 3σ Camphuis 2025. Aucune n'est établie.

Ces solutions ne sont pas libres. Toucher à la physique d'avant la recombinaison ne raccourcit pas seulement la règle. Cela modifie aussi la manière dont les photons diffusent dans le plasma et la forme des oscillations acoustiques, que la carte enregistre avec la même précision que leur position Knox 2020. Une solution doit donc raccourcir la règle d'environ ce qu'il faut sans abîmer le reste du spectre, que ΛCDM ajuste déjà très bien. C'est ce qui rend l'exercice difficile, et ce qui explique que les candidats n'obtiennent que des préférences modestes.

Un second écart, plus faible, apparaît à la jonction entre le fond diffus et les galaxies. Dans ΛCDM, les paramètres tirés du fond diffus et ceux tirés des oscillations acoustiques de DESI ne s'accordent pas tout à fait : l'écart vaut 2,3σ selon l'équipe de DESI Desi 2025 et 2,8σ selon celle de SPT-3G Camphuis 2025. C'est moins que le seuil d'une découverte, et bien moins que la tension sur H0. Mais cet écart porte sur l'accord entre l'Univers primordial et l'Univers des derniers milliards d'années, c'est-à-dire exactement sur la période où l'énergie noire agit.

DESI : une énergie noire qui faiblirait

Le relevé DESI, pour Dark Energy Spectroscopic Instrument, a construit la plus vaste carte en trois dimensions de l'Univers jamais réalisée, et l'utilise pour suivre l'influence de l'énergie noire sur les onze derniers milliards d'années Lbl-desi 2025. Ses données publiées en 2025 portent sur plus de 14 millions de galaxies et de quasars Desi 2025. La méthode est celle des oscillations acoustiques des baryons, que le chapitre précédent a décrite : la règle sonore figée à 380 000 ans a laissé une légère préférence pour un certain écart entre galaxies, et l'on retrouve cette règle à différentes distances, donc à différentes époques (→ chap. 22)Eisenstein 2005. Là où le fond diffus donne un point de départ et les mesures locales un point d'arrivée, DESI relève le trajet.

Ce qu'on cherche sur le trajet, c'est le comportement de l'énergie noire. Les cosmologistes le résument par son équation d'état w, le rapport entre sa pression et sa densité d'énergie. Pour une constante cosmologique, w vaut exactement −1, en tout temps, et la densité de l'énergie noire ne change jamais wiki-de(→ chap. 22). Pour tester cette hypothèse, DESI laisse w varier, et le décrit par deux nombres : w0, sa valeur aujourd'hui, et wa, qui mesure de combien il a changé au cours de l'expansion²⁰. Une constante cosmologique correspond à w0 = −1 et wa = 0.

Les données de 2025 préfèrent une énergie noire variable, avec w0 > −1 et wa < 0 Desi 2025. Combinées au fond diffus, elles la préfèrent à 3,1σ ; ajoutées en plus aux supernovas, la préférence va de 2,8 à 4,2σ selon l'échantillon de supernovas utilisé Desi 2025. En clair, l'énergie noire se comporterait aujourd'hui un peu moins qu'une constante : un w supérieur à −1 correspond à une densité qui diminue lentement quand l'Univers s'étend Desi 2025²¹. Le signe de wa indique que w était plus bas dans le passé. Plusieurs analyses situent vers un décalage vers le rouge de 0,5, il y a environ cinq milliards d'années, un passage de w d'une valeur inférieure à −1 à une valeur supérieure Chaudhary 2025²². Une énergie noire dont le w passe sous −1 est dite « fantôme » : sa densité croît quand l'espace grandit wiki-fate²³. Si l'on prend le signal au pied de la lettre, l'énergie noire aurait donc crû pendant une partie de l'histoire, puis se serait mise à décliner.

La dépendance à l'échantillon de supernovas n'est pas un détail. Les supernovas apportent les distances relatives des époques récentes, et trois grands échantillons coexistent, dont celui du Dark Energy Survey (DES) Chaudhary 2025. Le chiffre de 4,2σ reposait sur les supernovas de DES. En 2026, l'équipe de DES réanalyse son programme avec un étalonnage révisé de ses quelque 1 800 supernovas, l'échantillon DES-Dovekie Popovic 2026. La préférence tombe à 3,2σ, et les auteurs n'y voient plus qu'une « faible préférence » pour une énergie noire variable Popovic 2026. Un écart-type entier a disparu sans qu'une seule nouvelle observation du ciel soit faite, par la seule révision de la manière dont on mesure l'éclat des supernovas. Le signal dépend donc, pour une part mesurable, de l'étalonnage des mêmes objets dont dépend aussi l'échelle locale de H0.

Une autre analyse éclaire d'où vient la préférence. Limitée aux seules données de l'Univers tardif, sans le fond diffus, elle ne trouve pas de préférence robuste pour une énergie noire variable : entre 1,1 et 2,3σ selon les modèles Chaudhary 2025. Le signal se renforce quand on ajoute le fond diffus. Il naît donc en partie de la confrontation entre l'Univers primordial et l'Univers récent, la même jonction où apparaît l'écart modéré de 2,3 à 2,8σ entre fond diffus et oscillations acoustiques dans ΛCDM Desi 2025Camphuis 2025. Les deux constats sont compatibles avec une énergie noire réellement variable, qui expliquerait ce désaccord de raccord. Ils sont aussi compatibles avec un désaccord de raccord dont l'origine serait ailleurs, et qu'une énergie noire variable se contenterait d'absorber dans l'ajustement²⁴. La base de ce livre ne départage pas ces deux lectures.

Aucune combinaison n'atteint les 5σ exigés d'une découverte Lbl-desi 2025. En septembre 2026, le signal de DESI est un indice sérieux : il se retrouve dans plusieurs combinaisons de données, il a été assez fort pour qu'une équipe réanalyse ses supernovas, et il a faibli à cette réanalyse. Il n'est ni confirmé ni réfuté.

Les deux doutes de ce chapitre ne portent pas sur la même époque. La tension sur H0 met en cause, selon la piste jugée la plus plausible, la physique d'avant 380 000 ans Knox 2020. Le signal de DESI met en cause l'énergie noire des derniers milliards d'années. La base de ce livre ne dit pas si une énergie noire variable réduirait ou aggraverait la tension sur H0 ; elle ne les relie pas quantitativement.

Ce qui bougerait, ce qui ne bougerait pas

L'âge de l'Univers est l'intégrale de l'inverse du taux d'expansion : on découpe l'histoire en petites étapes d'étirement, on calcule le temps que chacune a pris compte tenu de la vitesse d'expansion du moment, et on additionne wiki-age(→ chap. 7). Il dépend donc de H0, qui fixe la vitesse actuelle, et de la composition, qui fixe la manière dont cette vitesse a changé wiki-age. La valeur de référence, 13,787 ± 0,020 milliards d'années, est calculée dans ΛCDM avec les données de Planck et les oscillations acoustiques des baryons planck2018tab. Sa marge de 20 millions d'années est une marge statistique à l'intérieur du modèle. Elle dit de combien l'âge varierait si l'on refaisait les mesures, le modèle étant tenu pour vrai ; elle ne dit rien de l'erreur qu'on ferait si le modèle était faux wiki-age(→ chap. 7).

Pour donner un ordre de grandeur de cette erreur possible, on peut faire une règle de trois. À composition égale, l'âge varie comme l'inverse de H0. Avec H0 = 73,5 km/s/Mpc au lieu de 67,66, il tomberait à environ 12,7 milliards d'années²⁵. Ce calcul est fait pour ce livre ; il n'est pas publié tel quel, et il ignore qu'une solution réelle à la tension modifierait aussi les autres paramètres, donc l'âge d'une autre façon qu'en proportion de H0. Il donne seulement la taille de l'enjeu : un peu plus d'un milliard d'années, cinquante fois la marge annoncée²⁶. Pour les solutions précoces, l'enchaînement de Knox et Millea dit dans quel sens l'âge bougerait, vers le bas Knox 2020 ; la base ne donne pour aucun modèle précis l'âge qu'il prédit.

Une énergie noire variable ferait beaucoup moins bouger l'âge. Elle agit sur les derniers milliards d'années, quand l'énergie noire pèse dans le bilan ; avant, la matière dominait et l'énergie noire ne comptait presque pas (→ chap. 22). Elle ne modifierait donc qu'une partie de l'intégrale, et d'une quantité que les écarts de w observés laissent modeste²⁷. Ce raisonnement n'est pas chiffré sur source ; une fourchette d'âge pour les modèles de DESI, lue dans un résumé sans source identifiée, n'a pas été retenue pour ce livre.

Les dates du livre ne réagiraient pas toutes de la même manière. Celles qui se comptent depuis le début de la phase chaude, les premières minutes de la nucléosynthèse et les 380 000 ans de la première lumière, ne changent presque pas (→ chap. 7). Le temps écoulé jusqu'à ces moments dépend du rythme de l'expansion à ces époques, fixé par les densités de la matière et du rayonnement que la carte mesure. L'énergie noire en représentait alors de l'ordre du milliardième (→ chap. 22), et le H0 d'aujourd'hui n'y entre pas. Une seule famille d'hypothèses y toucherait : celles qui accélèrent l'expansion avant la recombinaison. Un Univers qui s'étend plus vite atteint plus tôt les 3 000 kelvins de la recombinaison, et les 380 000 ans raccourciraient un peu²⁸. Les contraintes que la carte impose à ces solutions Knox 2020 limitent justement l'ampleur de ce déplacement.

Les dates comptées depuis aujourd'hui, au contraire, héritent de toute l'incertitude. « Le fond diffus a été émis il y a 13,8 milliards d'années » vaut exactement ce que vaut l'âge de l'Univers. La date du Système solaire illustre bien la différence. Son « il y a », 4 567,30 millions d'années, est lu par une horloge radioactive dans des météorites, sans aucune cosmologie Connelly 2012(→ chap. 15). Son « après le Big Bang », environ 9,2 milliards d'années, s'obtient en le retranchant de l'âge de l'Univers, et deviendrait environ 8,1 milliards d'années avec la règle de trois²⁹. Le Soleil ne bougerait pas ; c'est le début de la phase chaude qui se rapprocherait de lui.

Un garde-fou indépendant limite ces révisions. L'Univers ne peut pas être plus jeune que ses étoiles, et l'âge des étoiles se calcule par les modèles d'évolution stellaire, sans passer par l'expansion. Pour l'étoile dite Mathusalem, ces modèles donnent 14,27 ± 0,80 milliards d'années, un âge compatible avec celui que calcule Planck wiki-age. Le garde-fou est lâche, avec une marge quarante fois plus large que celle de Planck (→ chap. 7). Il n'est pourtant pas muet. Un âge de 12,7 milliards d'années se trouverait à deux fois la marge de l'étoile sous sa valeur centrale³⁰, sans compter les quelques centaines de millions d'années qu'il a fallu pour que naissent les premières étoiles (→ chap. 9). Une solution à la tension qui rajeunirait beaucoup l'Univers rouvrirait la question qu'avait close la découverte de 1998, celle d'un Univers plus jeune que ses étoiles (→ chap. 22).

La période la moins bien comprise de toute l'histoire cosmique est donc celle où nous vivons. Le premier jour est calculé avec une physique testée, et ses dates tiennent quelle que soit l'issue des deux tensions. Le présent dépend d'une composante dont la nature est inconnue, dont la constance vient d'être mise en doute par DESI, et d'un taux d'expansion sur lequel deux méthodes s'opposent. C'est de cette composante que dépend aussi le futur : le sort de l'Univers est fixé par la quantité d'énergie noire et par son équation d'état wiki-fate. Une constante promet une expansion sans fin ; une énergie noire qui varie ouvre d'autres issues wiki-fate(→ chap. 24).

Ce qu'on ne sait pas

On ne sait pas d'où vient la tension sur H0. Son existence statistique est solide : elle dépasse 5σ dans toutes les combinaisons documentées ici, de 5σ pour SH0ES face à Planck à 7,1σ pour H0DN face aux trois télescopes du fond diffus Riess 2022h0dn2025, et elle survit au changement d'instrument Camphuis 2025. Deux explications s'opposent. Dans la première, le modèle est complet et l'échelle locale contient une erreur systématique ; les valeurs de 68,4 à 69,6 km/s/Mpc obtenues avec les géantes rouges de Webb vont dans ce sens Hoyt 2025. Dans la seconde, l'échelle locale est juste, comme l'affirme le rapport H0DN h0dn2025, et il manque au plasma primordial un ingrédient qui raccourcisse l'horizon sonore Knox 2020. Trois types de résultats les départageront. Du côté local, de nouvelles observations du sommet des géantes rouges avec Webb et des analyses indépendantes des supernovas proches, que réclame le CCHP Hoyt 2025, diront si les méthodes locales convergent vers 73 ou vers 69. Du côté du fond diffus, des mesures plus fines pourront déceler les effets secondaires qu'un ingrédient nouveau laisserait sur la diffusion des photons Knox 2020 ; les futurs instruments comme CMB-S4 visent par exemple à mesurer le nombre effectif d'espèces de neutrinos, qui compte dans le rayonnement d'avant la recombinaison, à 0,03 près Fields 2020. Si l'un des candidats, aujourd'hui préféré à 2 ou 3σ, franchissait le seuil, la seconde lecture l'emporterait. Confiance très élevée dans l'écart ; faible sur sa cause.

On ne sait pas pourquoi le CCHP et le réseau H0DN divergent alors qu'ils utilisent tous deux les géantes rouges, ni quelles erreurs précises le CCHP soupçonne. La base de ce livre ne donne pas non plus l'incertitude des valeurs du CCHP, qui permettrait de dire si elles sont compatibles avec le fond diffus. Ce point est une lacune de la documentation, pas seulement de la science.

On ne sait pas si l'énergie noire varie. La préférence de DESI pour w0 > −1 et wa < 0 se situe autour de 3σ en 2026, après la recalibration des supernovas de DES Desi 2025Popovic 2026 ; limitée à l'Univers tardif, elle n'est pas robuste Chaudhary 2025. Deux évolutions trancheront : les prochaines données de DESI, et un étalonnage des supernovas qui cesse de bouger d'une analyse à l'autre. Un signal qui franchirait 5σ avec plusieurs échantillons de supernovas écarterait la constante cosmologique ; un signal qui retomberait sous 2σ la laisserait comme l'hypothèse la plus simple. Confiance faible dans une variation, élevée dans le fait que la question est désormais posée par les données et non plus seulement par la théorie.

On ne sait pas de combien l'âge de l'Univers bougerait dans un modèle alternatif précis. La règle de trois donne 12,7 milliards d'années pour H0 = 73,5, mais elle n'est pas un résultat publié wiki-age ; ni les modèles d'énergie noire précoce, ni ceux de DESI ne sont accompagnés dans la base d'un âge calculé. La base ne dit pas non plus de combien l'horizon sonore devrait rétrécir pour réconcilier les deux H0.

Ce que ce chapitre démontre

Le taux d'expansion actuel H0 s'obtient par deux chemins. L'échelle des distances locales, qui passe des parallaxes aux céphéides puis aux supernovas de type Ia, le mesure dans l'Univers proche sans supposer d'histoire de l'expansion : 73,04 ± 1,04 km/s/Mpc selon SH0ES en 2022 Riess 2022. Le fond diffus le prédit, en supposant le modèle ΛCDM, à partir d'une image vieille de 380 000 ans : 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc selon Planck Planck 2018. L'écart atteignait déjà 5σ en 2022, et « l'origine de ce désaccord désormais ancien reste inconnue » Riess 2022. Parce que la prédiction suppose tout ce que le modèle dit de l'Univers depuis la première lumière, cet écart est le test le plus direct du modèle entier.

La valeur basse ne vient pas d'un défaut de Planck. SPT-3G, seul, trouve 66,66 ± 0,60 km/s/Mpc ; Planck, ACT et SPT réunis donnent 67,19 ± 0,38 km/s/Mpc, la contrainte la plus précise jamais tirée du fond diffus, et les télescopes au sol égalent désormais Planck sur certains paramètres Camphuis 2025. La valeur haute ne vient pas d'une seule méthode : le rapport de consensus H0DN, signé par plus de cent chercheurs, combine plusieurs indicateurs indépendants et obtient 73,50 ± 0,81 km/s/Mpc, à 7,1σ du fond diffus et à 5,0σ de la combinaison nucléosynthèse et oscillations acoustiques de DESI h0dn2025. Le camp local n'est pourtant pas unanime : avec les géantes rouges mesurées par Webb, l'équipe de Freedman trouve 68,4 à 69,6 km/s/Mpc et juge qu'il faut d'autres observations pour comprendre la vraie nature de la tension Hoyt 2025.

Si l'écart est réel, le calcul céderait le plus probablement au deuxième étage. L'horizon sonore, 144,43 ± 0,26 Mpc, est calculé avec la physique d'avant la recombinaison planck2018tab. Les solutions jugées les plus plausibles accélèrent l'expansion avant la recombinaison et raccourcissent cette règle Knox 2020 ; la même carte donnerait alors un H0 plus élevé et un âge plus court. Énergie noire précoce, recombinaison modifiée et masse de l'électron variable ne sont préférées qu'à 2 ou 3σ Camphuis 2025. Dans ΛCDM, un écart modéré sépare aussi le fond diffus des oscillations acoustiques de DESI, 2,3 à 2,8σ Desi 2025Camphuis 2025.

DESI, sur plus de 14 millions de galaxies et quasars et onze milliards d'années d'histoire, préfère en 2025 une énergie noire variable, un peu moins qu'une constante aujourd'hui, à 3,1σ avec le fond diffus et de 2,8 à 4,2σ avec les supernovas Desi 2025Lbl-desi 2025. La recalibration des supernovas de DES en 2026 ramène 4,2σ à 3,2σ, une « faible préférence » Popovic 2026 ; les seules données tardives n'en montrent pas de trace robuste Chaudhary 2025. Aucune combinaison n'atteint 5σ Lbl-desi 2025.

L'âge de 13,787 ± 0,020 milliards d'années est calculé dans ΛCDM, et sa marge ne couvre pas l'erreur d'un modèle faux planck2018tabwiki-age. Une règle de trois non publiée donne environ 12,7 milliards d'années pour H0 = 73,5 à composition égale ; une énergie noire variable le ferait bien moins bouger. Les dates comptées depuis le début de la phase chaude, les premières minutes et les 380 000 ans, ne changeraient presque pas. L'étoile Mathusalem, à 14,27 ± 0,80 milliards d'années, reste compatible avec l'âge calculé wiki-age. Le modèle standard tient donc sur le premier jour, et il est sous tension sur le présent, l'époque dont dépend le futur.

Notes