Une explosion, deux galaxies, cinq images
C’est un spectacle rare que des astronomes ont pu observer. Une supernova lointaine, baptisée SN 2025wny ou plus familièrement « SN Winny », est apparue non pas une, mais cinq fois dans le champ des télescopes. La cause de ce phénomène ? La lumière de l’explosion a été déviée par la force gravitationnelle de deux galaxies situées au premier plan, créant ainsi cinq images distinctes de l’événement.
Cette multiplication d’images n’est pas qu’une simple curiosité optique. Chaque copie de la supernova s’illumine avec un léger décalage temporel par rapport aux autres. En mesurant précisément ces retards, les scientifiques espèrent calculer la vitesse à laquelle l’univers s’étend aujourd’hui. Une image couleur à haute résolution a permis de visualiser clairement cette configuration : les cinq points lumineux de SN 2025wny encerclant la paire de galaxies qui agissent comme une lentille cosmique.
Le Dr Sherry Suyu et son équipe de l’Université Technique de Munich (TUM) ont documenté la position exacte de ces multiples images, confirmant que le système est idéalement configuré pour des mesures de temps. La disposition est d’une clarté inhabituelle, avec deux galaxies individuelles produisant cinq copies nettes, là où les astronomes observent plus communément deux ou quatre images. Cette simplicité place l’enjeu principal sur la mesure des décalages temporels entre les images, une étape cruciale pour transformer cette géométrie cosmique en une valeur concrète pour le taux d’expansion de l’univers.
La magie de la lentille gravitationnelle
Comment un tel phénomène est-il possible ? Alors que la lumière de SN Winny voyageait en direction de la Terre, la gravité de deux galaxies situées sur son chemin a courbé sa trajectoire. Cet effet, connu sous le nom de lentille gravitationnelle, se produit lorsque des objets très massifs dévient et amplifient la lumière provenant de sources plus éloignées. La lumière est alors contrainte d’emprunter plusieurs routes différentes pour nous parvenir.
Chacun de ces chemins optiques couvre une distance légèrement différente, ce qui engendre des retards dans l’arrivée de la lumière. Pour SN 2025wny, ces décalages temporels sont estimés entre quelques jours et quelques semaines. Mesurer ces écarts avec une grande précision permet de traduire les délais en une estimation de la constante de Hubble, qui représente le taux d’expansion actuel de l’univers par unité de distance.
L’existence d’une cinquième image vient renforcer l’analyse. Chaque point lumineux aide à cartographier le champ gravitationnel des galaxies de premier plan sous un angle différent. Les modèles de lentille mis à jour correspondent parfaitement aux emplacements observés et confirment que ce point supplémentaire appartient bien à SN Winny. Cela resserre les contraintes sur la masse et la géométrie du système, rendant le modèle plus robuste.
Portrait d’une explosion hors norme
L’explosion elle-même n’a rien d’ordinaire. Les mesures de sa lumière ont permis de la classer comme une supernova superluminueuse. Il s’agit d’une explosion stellaire beaucoup plus brillante que la normale, ce qui la rend visible même à des distances prodigieuses. La lumière de SN 2025wny a voyagé pendant plus de 10 milliards d’années avant de nous atteindre, mais l’effet de lentille gravitationnelle l’a maintenue suffisamment lumineuse pour être étudiée par les télescopes actuels.
Une grande partie de sa lumière étant émise dans le domaine de l’ultraviolet, l’équipe a pu la faire correspondre à de rares supernovae superluminineuses de Type I observées à des distances similaires. La distance de l’événement est donc confirmée : plus de 10 milliards d’années-lumière séparent cette explosion de notre planète. C’est cette luminosité extrême qui rend le phénomène si précieux pour les cosmologistes.
Au cœur de la « tension de Hubble »
Cette découverte intervient dans un contexte scientifique bouillonnant, marqué par ce que les cosmologistes appellent la « tension de Hubble ». Il s’agit d’un désaccord persistant entre deux estimations du taux d’expansion de l’univers. La première méthode s’appuie sur l’observation de galaxies proches, utilisant des étoiles pulsantes pour calibrer des supernovae qui servent de balises de distance et permettent de déduire l’expansion à partir de leur vitesse d’éloignement.
La seconde estimation provient des données du satellite Planck, qui a cartographié les faibles micro-ondes du ciel, le fameux fond diffus cosmologique. Cette approche s’appuie sur un modèle cosmologique complet pour prédire le taux d’expansion actuel. Le problème est que les deux valeurs ne concordent pas. Les mesures de temps de SN Winny, obtenues par une méthode totalement indépendante, permettent de mettre les deux camps à l’épreuve simultanément.
Au lieu d’enchaîner de nombreuses étapes de calibration, la méthode des délais de lentille gravitationnelle relie directement le taux d’expansion à la géométrie et au temps au sein d’un unique système. Elle apporte ainsi de nouvelles sources d’erreurs potentielles, plutôt que de recycler celles des méthodes traditionnelles, offrant un regard neuf sur le problème.
Une surveillance de tous les instants
Le travail ne fait que commencer. Pour mesurer les délais, les astronomes doivent suivre les variations de luminosité de chaque image au fil des mois. Une surveillance nocturne est donc en cours pour enregistrer la façon dont la lumière s’estompe puis réapparaît. Un suivi fréquent à l’aide de plusieurs télescopes a déjà permis de construire une courbe de luminosité nette pour l’image la plus brillante, et s’étend maintenant aux copies plus faibles.
L’observation est un défi technique. Sur le mont Graham en Arizona, le Large Binocular Telescope a fourni la netteté nécessaire. Un système d’optique adaptative, un matériel qui corrige le flou causé par l’atmosphère terrestre, a permis à l’équipe de séparer la lumière des galaxies de celle des images de la supernova situées à proximité. Une meilleure séparation réduit l’incertitude sur la masse de la lentille, un facteur clé pour déterminer la durée de chaque trajet lumineux. Les observatoires spatiaux, qui échappent au flou atmosphérique, sont également mis à contribution.
Un autre défi réside dans la micro-lentille : la flexion supplémentaire de la lumière causée par des étoiles individuelles au sein des galaxies de premier plan. Ce phénomène peut modifier la luminosité et compliquer la mesure des retards. Malgré ces obstacles, une fois les délais mesurés, les mêmes modèles de lentille pourront les convertir en une estimation de la constante de Hubble.
Une découverte rare et pleine de promesses
À ce jour, le nombre de supernovae fortement affectées par une lentille gravitationnelle reste très faible. Chaque nouvelle découverte a donc un poids considérable. Comme le souligne le Dr Suyu, « La chance de trouver une supernova superluminueuse parfaitement alignée avec une lentille gravitationnelle appropriée est inférieure à une sur un million. » La luminosité extrême et l’évolution lente de SN Winny ont facilité sa détection, d’autant que la distance et l’effet de lentille ont étiré la durée de l’événement.
Si les scientifiques parviennent à trouver suffisamment de systèmes similaires, cette nouvelle manière de mesurer l’expansion de l’univers pourrait enfin trancher : le désaccord actuel pointe-t-il vers une nouvelle physique ou vers des erreurs cachées dans les méthodes existantes ? SN Winny combine une explosion stellaire rare, une lentille gravitationnelle nette et la promesse de mesures de temps précises, offrant une approche qui se démarque des méthodes traditionnelles.
L’étude a été publiée dans la revue Astronomy & Astrophysics. Si le suivi continu permet d’obtenir des délais précis et que les modèles de lentille restent stables, le résultat pourrait transformer le débat sur l’expansion de l’univers en un chiffre décisif.
Selon la source : earth.com
Cette supernova a cinq visages et pourrait résoudre une énigme cosmique
