jeudi 20 avril 2017

Découverte d'une supernova de type Ia démultipliée 4 fois par lentille gravitationnelle


Des astronomes ont trouvé pour la première fois une supernova de type Ia démultipliée 4 fois par effet de lentille gravitationnelle. Les différents trajets de la lumière de cette supernova permettent de fournir des mesures plus précises du taux d'expansion de l'Univers.




Cette supernova est appelée iPTF16geu (SN 2016geu), elle doit son nom au programme qui a permis sa découverte le 5 septembre 2016, le intermediate Palomar Transient Factory et son télescope de 1,20 m.  Ariel Goobar (université de Stockholm) et son équipe ont utilisé la capacité unique de l'iPTF à scanner en temps-réel une grande partie du ciel à la recherche d'objets transitoires comme les supernovas, à raison d'un quinzième du ciel chaque nuit. L'analyse spectrale de la lumière de la supernova a permis de déterminer sa distance (à 4,2 milliards d'années-lumière), la galaxie-lentille se situant, elle, à environ 2 milliards d'années-lumière. Le fait de voir 4 images différentes de la supernova, décalées dans le temps en entourant le centre de la galaxie-lentille de manière quasi-symétrique implique que la supernova était située presque exactement dans le ligne de visée avec cette galaxie. La lentille gravitationnelle n'a pas seulement dévié la trajectoire de la lumière, mais l'a aussi amplifiée (jusqu'à 50 fois) ). Le télescope de l'iPFT n'aurait jamais pu détecter cette supernova si elle n'avait pas subi par hasard cet effet de lentille. L'iPFT est conçu à l'origine pour explorer des supernovas dans un rayon de 1 milliard d'années-lumière seulement. 

Dans les deux mois qui ont suivi la première détection, iPTF16geu a été observée par le télescope Hubble, le télescope hawaïen Keck et le chilien Very Large Telescope. Du fait que la lumière d'une supernova Ia suit une courbe de luminosité bien déterminée (évolution de l'intensité dans le temps), les astronomes pourront mesurer précisément combien de temps a mis la lumière pour nous arriver dans chacune des quatre images. Cette donnée est extrêmement utile pour estimer la constante de Hubble, donc le taux d'expansion de l'Univers, avec une précision de quelques pourcents.
Connaissant également la luminosité intrinsèque de la supernova, commune aux supernovas Ia, les quatre images dédoublées et amplifiées permettent aux chercheurs de calculer très précisément la masse et la taille de la galaxie qui a produit la lentille gravitationnelle : 10 milliards de masses solaires et 3000 années-lumière de rayon, ce qui est petit et laisse présager que le nombre d'effets semblables pourrait être plus important que ce que l'on pense.

Le successeur de l'iPTF à l'observatoire du mont Palomar, le Zwicky Transient Factory (ZTF), qui doit débuter ses opérations cet été, devrait scanner le ciel 10 fois plus vite, pouvant couvrir la totalité du ciel accessible en une nuit. Une dizaine de supernovas de ce type pourront ainsi être détectées dans les trois prochaines années. Et ce n'est pas fini, dans quelques années arrivera le LSST (Large Synoptic Survey Telescope) qui offrira une vitesse encore 10 fois plus grande que celle du ZTF et pourrait découvrir 500 supernovas très lointaines en 10 ans... 

Référence 

iPTF16geu: A multiply imaged, gravitationally lensed type Ia supernova
A. Goobar et al.
Science  Vol. 356, Issue 6335 (21 avril 2017)

Illustration

Image composite de la supernova iPTF16geu dédoublée et sa galaxie lentille, imagées par différents télescopes : iPFT, SDSS, Hubble, Keck (Joel Johansson, Stockholm University)

1 commentaire :

Youx a dit…


Le tout n'est pas d'avoir de la chance, il faut la provoquer!
Une belle opportunité pour confirmer/corriger/préciser ce qu'on pensait déjà.
Les chandelles Ia Sont-elles vraiment toutes pareilles?
Leur luminosité ne dépend-elle pas de leur spin?