SN H0pe : la triple supernova et les lentilles gravitationnelles
Les points A, B et C sont trois images de la même supernova 1a dont les trajets des rayons lumineux ont des délais différents à cause de la structure de l’espace-temps entre la galaxie hôte et le James Webb. (Crédit : Wenlei Chen et al)
Ici, nous voyons une photo très déformée de l’espace qui nous montre une explosion d’étoile – une supernova 1a pour être précis – à plus de 15 milliards d’années-lumière de nos petits yeux. Mais une étoile n’explose généralement pas trois fois définitivement ! Il s’agit d’un genre de mirage de répétition que les astronomes appellent “une lentille gravitationnelle”.
Explications :
L’espace et le temps sont déformés par la gravité : nous avons donc ici une galaxie étirée comme un spaghetti ET une supernova à trois temps différents de son explosion ! Voyons comment cela est possible et comment les scientifiques peuvent s’en servir.
Imaginez que vous regardez par la fenêtre de chez vous une étoile mais qu’il y a des gouttes d’eau sur votre vitre. L’image que vous voyez est déformée. Comme sur la photo de l’artiste Bertrand Kulik qui prend le pont Alexandre à travers des gouttes :
En fait, si tous les chemins mènent à Rome, à Paris, ou au James Webb, certains sont plus longs que d’autres : la lumière y met plus de temps, et on voit à différents temps une même image. Sur la photo de l’artiste plus haut, il doit y avoir de très légères différences de temps (ici causées plutôt par la taille et la morphologie) de la goutte qui déforme les rayons lumineux.
C’est le phénomène de LENTILLE GRAVITATIONNELLE qui est illustré ici, et qui est causé par une masse (souvent une galaxie ou un amas de galaxies) entre la source et l’observateur. Le délai entre les “mirages” sur ces distances peut être des années ! Là, ça devient pratique !
Et justement, avec une étoile qui explose et qu’on voit à plusieurs moments sur la même photo, ça va permettre de mieux comprendre le mécanisme précis de la supernova, qui est ici une supernova de type 1a, c’est-à-dire une étoile naine blanche ayant accrété la matière d’une étoile géante compagne jusqu’à dépasser la masse limite de 1,44 masse solaire, ce qui entraîne l’effondrement et l’explosion thermonucléaire de la naine blanche.
Les délais observés entre les différents mirages d’une supernova ou d’une même galaxie peuvent même servir à étudier l’un des plus grands mystères de la cosmologie : le taux d’expansion de l’Univers dont la mesure diffère un peu trop suivant les méthodes employées.
On peut noter d’autres lentilles gravitationnelles produisant des paréidolies remarquables :
Certains l’appellent “Le Chat du Sheshire”, en référence au facétieux chat d’Alice au Pays des Merveilles. Cette fameuse lentille gravitationnelle offre au spectateur terrestre une paréidolie en forme de smiley où les galaxies d’arrière plan voient leurs rayons lumineux déformés en arc de cercle, en un anneau quasi parfait, par l’amas de galaxies de premier plan. (Hubble ST, Nasa/Esa)
Sur MACS J0417.5-1154 nous avons deux galaxies en train de débuter leur fusion dont l’image se répète jusqu’à cinq fois ! (James Webb ST)