Une Galaxie peut en cacher une Autre

Le 22 avril 2013, je vous présentais la découverte d'une supernova qui était trop brillante et les soupçons qui pesaient sur elle. Une équipe d'astrophysiciens du Kavli Institute, menée par Robert Quimby, ne croyait pas aux conclusions de l'autre équipe qui annonçait la découverte d'une nouvelle classe de supernova, une supernova superlumineuse. Ils avaient pu montrer que la supernova en question avait toutes les caractéristiques d'une supernova de type Ia, mais sa lumière semblait comme amplifiée par le phénomène de lentille gravitationnelle. Sauf qu'ils n'étaient pas parvenus à voir quoi que ce soit comme source de déviation gravitationnelle...

Vue d'artiste d'une supernova Ia

Depuis un an, Robert Quimby et ses collègues se sont accrochés à leur explication et on fouillé la zone de la supernova une fois cette dernière "éteinte". Et voilà qu'ils viennent de publier leur résultat dans Science cette semaine : il y a bien une galaxie dans la ligne de visée, exactement devant la galaxie hôte de la supernova, et c'est bien elle qui est à l'origine d'une très forte amplification de la lumière de la supernova PS1-10afx (un facteur 30 tout de même) !

C'est en septembre 2013 que Quimby et ses collègues ont utilisé le Keck Telescope de 10 m, situé à Hawaï, durant 7 heures d'observations continues de la zone de la supernova. Et ils ont finalement trouvé dans le halo lumineux de la galaxie lointaine où eu lieu l'explosion de l'étoile cette seconde galaxie, beaucoup plus près de nous, en superposition, et beaucoup moins lumineuse, mais dont la taille est cohérente pour expliquer l'amplification de lentille gravitationnelle observée.

L'implication de cette mise en évidence est importante, car cela signifie que de nombreuses supernovae, et surtout les plus lointaines sont amplifiées par lentille gravitationnelle, et peuvent tout de même être reconnues comme telles et donc toujours être exploitées efficacement comme chandelles cosmiques (les supernovae Ia ont toutes la même luminosité intrinsèque, leur luminosité apparente ne dépend donc que de leur distance...). 

Illustratrion du phénomène de lentille gravitationnelle
(NASA, ESA et L. Calcada)

Les astrophysiciens majoritairement japonais de l'équipe estiment par exemple que le nombre de supernovae amplifiées de ce type qui devraient être détectées par leur méthode doit augmenter d'un facteur 10.

Et il y a même encore mieux : dans le cas où la lentille gravitationnelle produit un dédoublement de l'image de la supernova plutôt qu'une amplification, l'étude fine des distributions spectrales et temporelles des différentes images de la même supernova doit pouvoir fournir des informations directes sur le taux d'expansion de l'Univers à l'époque de la supernova...
Une belle prouesse issue d'un bel entêtement.


Source :

Detection of the Gravitational Lens Magnifying a Type Ia Supernova

Robert M. Quimby et al.

Science  Vol. 344 no. 6182 pp. 396-399 (25 Avril 2014)