Le 19 septembre 2026, le télescope spatial Hubble a bouclé sa 200 000e orbite autour de la Terre. Ce jour-là, une de ses observations portait précisément sur l'un de ses grands chantiers : mesurer la vitesse d'expansion de l'univers. Objectif du moment, la supernova Athena, une étoile qui a explosé il y a des milliards d'années et dont la lumière doit nous parvenir une deuxième fois d'ici début mars 2027. Voici pourquoi ce retour est attendu.

200 000 orbites, 36 ans, un télescope toujours au travail

Le compteur est symbolique et parlant. Depuis son lancement en 1990, Hubble enroule une orbite autour de la Terre toutes les 95 minutes environ, soit près de 15 tours par jour, à 27 000 km/h et à environ 483 km d'altitude. Additionnez pendant 36 ans, et vous obtenez plus de 200 000 tours, pour une distance cumulée qui dépasse 8 milliards de kilomètres. Dans le même temps, le télescope a engrangé plus de 1,7 million d'observations.

Le télescope spatial Hubble photographié en orbite par l'équipage de la navette Discovery, ses panneaux solaires et son manteau thermique doré bien visibles, la porte d'ouverture de 3 mètres grande ouverte.
Hubble en orbite, photographié par l'équipage de la navette Discovery lors de la deuxième mission de maintenance, en 1997. Crédit : NASA.

Ce qui rend le jalon intéressant, c'est ce qui se jouait le jour même. L'observation achevée le 19 septembre appartient à la lignée scientifique qui a fait la réputation de Hubble : la mesure du taux d'expansion de l'univers, appelée constante de Hubble. Le télescope fixait alors l'amas de galaxies MACS J0417, une cible choisie pour une raison très précise.

Hubble n'est plus le seul grand œil en orbite, et c'est justement ce qui prolonge sa mission. Ses instruments lisent l'ultraviolet et la lumière visible, des longueurs d'onde où le James Webb, qui observe l'infrarouge, voit moins bien. Les deux se complètent, et la demande de temps d'observation reste très au-dessus de l'offre : les astronomes réclament chaque année environ sept fois plus d'heures que Hubble ne peut en fournir.

Athena, la supernova que l'on verra deux fois

Revenons à l'amas MACS J0417 et à ce qu'il cache. Derrière lui se trouve la supernova Athena, l'explosion d'une étoile massive, repérée par le James Webb en 2025 et annoncée par le programme d'observation VENUS, qui utilise le télescope infrarouge pour scruter 60 amas de galaxies. Athena a brillé quand l'univers avait environ la moitié de son âge actuel.

Le détail qui change tout : nous n'allons pas la voir une fois, mais plusieurs. La raison tient au chemin de sa lumière. L'amas MACS J0417 est une concentration colossale de matière, et selon la théorie de la relativité générale d'Einstein, toute masse courbe l'espace autour d'elle. La lumière qui frôle l'amas ne file donc pas droit : elle est déviée, étirée et grossie. L'amas se comporte comme une loupe irrégulière, bosselée, posée entre l'explosion et nous.

Schéma maison en deux panneaux. À gauche, la lumière de la supernova Athena part vers nous par deux chemins de longueurs différentes, déviés par l'amas de galaxies MACS J0417. À droite, une ligne de temps montre la première image repérée en 2025 par Webb, la surveillance d'Hubble aujourd'hui, et la deuxième image attendue d'ici début mars 2027.
Comment un amas de galaxies fait apparaître deux fois la même explosion, et comment le délai entre les deux images se mesure. Schéma : Tracker-1, d'après les données NASA et STScI.

Une loupe ordinaire ne produit qu'une image. Une loupe bosselée, si. Selon l'endroit exact où la lumière la traverse, elle ressort par un trajet plus ou moins long, et chaque trajet livre sa propre image de la supernova, à un endroit différent du ciel. Deux itinéraires de longueurs différentes, c'est aussi deux temps de voyage différents. Imaginez deux randonneurs partis du même refuge vers le même village : l'un prend la route directe, l'autre un sentier de montagne sinueux. Ils arrivent à des heures différentes alors qu'ils sont partis ensemble.

C'est ici que Hubble entre en piste. Le télescope photographie l'amas par séries répétées, à l'affût de la deuxième image d'Athena. La prévision est précise : elle doit surgir d'ici début mars 2027. Le programme VENUS a trouvé une deuxième supernova du même genre, Ares, dont la dernière image n'arrivera que dans environ 60 ans, ce qui donne la mesure du phénomène.

Pourquoi ce retour vaut de l'or pour la cosmologie

Un délai entre deux images n'est pas une simple curiosité. Sa durée dépend de la longueur des deux trajets, et cette longueur dépend elle-même de la façon dont la masse de l'amas courbe l'espace. En chronométrant le retour d'Athena, les astronomes cartographient donc la masse de MACS J0417, ce qui leur permet de calculer proprement la distance de la supernova. Et une distance bien mesurée à grande échelle, c'est une mesure de plus de la constante de Hubble.

Pourquoi insister sur cette mesure ? Parce que la valeur de la constante de Hubble ne fait pas consensus, et l'écart porte un nom : la tension de Hubble. Deux familles de méthodes donnent deux réponses. D'un côté, l'étude du fond diffus cosmologique, la lumière la plus ancienne de l'univers, émise quand le cosmos n'avait que 380 000 ans. Cette photographie de bébé, dressée par le satellite Planck, prédit une constante de 67,4 km/s par mégaparsec. De l'autre, l'échelle des distances proches, bâtie sur des étoiles étalons, donne 73,04. L'écart dépasse 5 sigma, le seuil que les physiciens considèrent comme celui d'une découverte solide.

Carte de tout le ciel montrant le fond diffus cosmologique observé par le satellite Planck : une mosaïque de taches colorées du bleu au rouge, réparties en une bande centrale.
La carte du fond diffus cosmologique dressée par le satellite Planck de l'ESA : la plus ancienne lumière de l'univers, qui prédit une constante de Hubble de 67,4 km/s/Mpc. Crédit : ESA et collaboration Planck.

Pour se représenter ces nombres, pensez à une règle de trois cosmique. Une constante de 70 km/s par mégaparsec signifie qu'une galaxie située à 3,26 millions d'années-lumière s'éloigne de nous de 70 km chaque seconde. Deux fois plus loin, elle fuit deux fois plus vite. La constante fixe donc le rythme de dilatation de l'espace, et une différence de quelques unités change notre lecture de l'histoire de l'univers.

C'est exactement là qu'Athena devient utile. Le délai entre ses deux apparitions est inscrit dans la géométrie de l'amas, indépendamment des étoiles étalons et du fond diffus. Un troisième avis, mesuré autrement. « Le délai prévu de quelques années pour la prochaine image d'Athena va nous permettre de peser sur la valeur de la constante de Hubble à un moment où une mesure indépendante est cruellement attendue », résume Justin Pierel, chercheur au Space Telescope Science Institute, l'institut qui pilote les opérations scientifiques de Hubble et de Webb.

Reste l'incertitude, et elle est assumée : le retour d'Athena pourrait conforter le modèle standard comme il pourrait pointer une faille dans nos meilleures analyses cosmologiques. Dans les deux cas, le rendez-vous est pris pour le printemps 2027.

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