Des astronomes découvrent l’explosion d’une supernova à travers de rares “loupes cosmiques”
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Selon la théorie générale de la relativité d’Einstein, le temps et l’espace sont fusionnés en une quantité connue sous le nom d’espace-temps. La théorie suggère que des objets massifs, comme une galaxie ou des amas de galaxies, peuvent provoquer une courbure de l’espace-temps. La lentille gravitationnelle est un exemple rare mais observable de la théorie d’Einstein en action; la masse d’un grand corps céleste peut considérablement plier la lumière lorsqu’elle se déplace dans l’espace-temps, un peu comme une loupe. Lorsque la lumière d’une source lumineuse plus éloignée passe par cette lentille, les scientifiques peuvent utiliser les distorsions visuelles résultantes pour voir des objets qui seraient autrement trop éloignés et trop faibles pour être vus.
Une équipe internationale de scientifiques, dont l’astronome de l’Université du Maryland Igor Andreoni, a récemment découvert une supernova à lentille gravitationnelle exceptionnellement rare, que l’équipe a nommée “SN Zwicky”. Située à plus de 4 milliards d’années-lumière, la supernova a été grossie près de 25 fois par une galaxie de premier plan faisant office de lentille. Cette découverte offre aux astronomes une occasion unique d’en savoir plus sur les noyaux internes des galaxies, la matière noire et les mécanismes de l’expansion de l’univers. Les chercheurs ont publié leurs découvertes – y compris une analyse complète, des données spectroscopiques et des images de SN Zwicky – dans la revue Astronomie naturelle le 12 juin 2023.
“La découverte de SN Zwicky met non seulement en valeur les capacités remarquables des instruments astronomiques modernes, mais représente également une avancée significative dans notre quête pour comprendre les forces fondamentales qui façonnent notre univers”, a déclaré l’auteur principal de l’article, Ariel Goobar, qui est également directeur de le Centre Oskar Klein de l’Université de Stockholm.
Initialement détecté au Zwicky Transient Facility (ZTF), SN Zwicky a rapidement été signalé comme objet d’intérêt en raison de sa luminosité inhabituelle. Ensuite, en utilisant des instruments d’optique adaptative sur l’observatoire WM Keck, les très grands télescopes et le télescope spatial Hubble de la NASA, l’équipe a observé quatre images de SN Zwicky prises à partir de différentes positions dans le ciel et a confirmé que la lentille gravitationnelle était à l’origine de l’extraordinaire rayonnement de la supernova.
Selon Andreoni, qui est associé postdoctoral au Département d’astronomie de l’UMD et au Goddard Space Flight Center de la NASA, les supernovae comme SN Zwicky jouent un rôle crucial en aidant les scientifiques à mesurer les distances cosmiques.
“SN Zwicky est non seulement agrandie par la lentille gravitationnelle, mais elle appartient également à une classe de supernovae que nous appelons” bougies standard “car nous pouvons utiliser leurs luminosités bien connues pour déterminer la distance dans l’espace”, a expliqué Andreoni. “Lorsqu’une source de lumière est plus éloignée, la lumière est plus faible – tout comme voir des bougies dans une pièce sombre. Nous pouvons comparer deux sources de lumière de cette manière et obtenir une mesure indépendante de la distance sans avoir à étudier la galaxie elle-même. “
En plus d’être utile comme mesure de la distance cosmique, SN Zwicky ouvre également de nouvelles voies de recherche pour les scientifiques explorant les propriétés des galaxies, y compris la matière noire (qui est une matière qui n’absorbe, ne réfléchit ni n’émet de lumière mais constitue la majorité de matière dans l’univers). Les chercheurs pensent également que les supernovae à lentilles comme SN Zwicky pourraient s’avérer être des outils très prometteurs pour examiner l’énergie noire (une force mystérieuse qui contrecarre la gravité et entraîne l’expansion accélérée de l’univers) et affiner les modèles actuels décrivant l’expansion de l’univers, y compris le calcul de la Hubble constante — une valeur qui décrit la vitesse à laquelle l’univers s’étend.
Pour Andreoni, qui prépare l’ouverture de l’observatoire Vera Rubin au Chili, le succès de l’équipe dans l’identification et l’analyse de SN Zwicky n’est que le début. Maintenant encore dans sa phase de construction, le nouvel observatoire devrait commencer ses opérations complètes en 2024 et s’appuyer sur les découvertes de l’équipe car il prend plusieurs images de l’ensemble du ciel visible pour rechercher d’autres supernovae et astéroïdes. Andreoni pense que la tactique de la “vue d’ensemble” utilisée pour trouver SN Zwicky continuera d’aider les scientifiques à collecter de gros volumes de données sur les événements célestes dans le ciel.
“Cette découverte ouvre la voie à la recherche d’un plus grand nombre de supernovae à lentilles rares dans les futures grandes enquêtes qui nous aideront à étudier les événements astronomiques transitoires tels que les supernovae et les sursauts gamma”, a déclaré Andreoni. “Nous attendons avec impatience des découvertes plus inattendues en utilisant des relevés optiques larges et non ciblés du ciel comme celui qui nous a aidés à identifier SN Zwicky. Avec cette approche, nous serons en mesure de sonder le ciel transitoire avec une profondeur sans précédent.”
