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Une équipe d'astronomes, incluant le Centre de Recherche Astrophysique de Lyon (CRAL), a observé une supernova, l'explosion d'une étoile dans une galaxie très distante, par effet de lentille gravitationnelle.
Cet effet, dû à la présence d'un objet très massif sur la ligne de visée, va déformer les images de la supernova mais également produire un décalage temporel à cause du champ gravitationnel qui 'ralentit' le trajet de la lumière. Dans les cas les plus extrêmes, on voit plusieurs images de l'explosion à des moments très différents. Trois copies de cette supernova sont déjà apparues et l'équipe prédit qu'elle se manifestera encore une fois, dans 20 ans.
Sur cette image du télescope spatial Hubble, les arcs orangés (H1-4) sont différentes images d'une même lointaine galaxie: MRG-M0138. Entre elle et nous, se trouve l'amas MACS J0138.02155 (au centre de l'image) qui dévie les rayons lumineux de MRG-M0138 et produit ce phénomène de "lentille gravitationnelle". La supernova étudiée (AT 2016jka, en rouge) est visible en trois exemplaires (SN1-3) sur l'image de gauche et en gros plan sur les images de droite. La région notée SN4 est l'emplacement attendu de la quatrième instance de la supernova vers 2037.
Crédits: Rodney, Brammer et al.
L'intérêt d'une telle découverte est non seulement d'étudier une supernova lointaine en détail mais, surtout, de mesurer le taux d'expansion de l'Univers grâce au décalage temporel. Ce décalage va dépendre du rapport des distances entre l'observateur, la source lumineuse et l'objet massif entre eux.
Grâce à l'important décalage temporel entre les observations actuelles et l'apparition de la quatrième image, les astronomes pourront mesurer précisément les paramètres cosmologiques sur l'expansion de l'Univers, comme la fameuse constante de Hubble et les propriétés de la mystérieuse énergie noire. Mais il faudra attendre près de 20 ans pour voir apparaître la quatrième image, de quoi laisser le temps de se préparer et raffiner les modèles et les instruments !
En savoir plus:
A Gravitationally Lensed Supernova with an Observable Two-Decade Time Delay - Nature Astronomy.
Steven A. Rodney, Gabriel B. Brammer, Justin D. R. Pierel, Johan Richard, Sune Toft, Kyle F. O'Connor, Mohammad Akhshik, and Katherine E. Whitaker.
https://doi.org/10.1038/s41550-021-01450-9
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