Les astronomes ont identifié deux supernovas dont la lumière, divisée par lentille gravitationnelle, réapparaîtra au cours des 60 prochaines années, offrant ainsi une opportunité unique de mesurer le taux d’expansion de l’univers avec une précision sans précédent. Cette expérience naturelle pourrait aider à résoudre un conflit de longue date en cosmologie : la « tension de Hubble », où différentes méthodes donnent des valeurs contradictoires sur la vitesse d’expansion de l’univers.
Le délai cosmique
Le phénomène derrière cette avancée est la lentille gravitationnelle. Des amas de galaxies massifs agissent comme des loupes cosmiques, courbant et divisant la lumière des supernovas lointaines en plusieurs images. Chaque image parcourt un chemin différent dans l’espace-temps, conduisant à des heures d’arrivée variables. Une supernova, baptisée SN Ares, a explosé il y a près de 10 milliards d’années ; sa lumière a déjà atteint la Terre. Cependant, deux images supplémentaires d’Arès arriveront dans environ 60 ans en raison de l’extrême dilatation gravitationnelle du temps.
L’autre supernova, SN Athena, devrait réapparaître d’ici un à deux ans. Bien que moins précise qu’Arès, Athéna servira de test de validation à nos modèles cosmologiques.
Pourquoi c’est important : la tension de Hubble
L’univers semble s’étendre à des rythmes différents selon la façon dont les scientifiques le mesurent. Les observations du fond diffus cosmologique (la rémanence du Big Bang) suggèrent un taux d’expansion de 67 kilomètres par seconde par mégaparsec. Cependant, les mesures utilisant des étoiles variables céphéides (bougies standards) donnent une vitesse plus rapide de 73 kilomètres par seconde par mégaparsec.
Cette divergence, connue sous le nom de tension de Hubble, est un problème majeur de la cosmologie moderne. Cela pourrait indiquer que notre compréhension de l’univers est incomplète ou qu’il existe des erreurs systématiques inconnues dans nos mesures.
Le programme VENUS et le rôle de JWST
La découverte de SN Ares et SN Athena est le résultat du programme VENUS (Vast Exploration for Nascent, Unexplored Sources), utilisant le télescope spatial James Webb (JWST). VENUS cible spécifiquement les amas de galaxies denses, maximisant ainsi les chances de trouver ces événements rares à lentille gravitationnelle.
“Une forte lentille gravitationnelle transforme les amas de galaxies en télescopes les plus puissants de la nature”, déclare Seiji Fujimoto, chercheur principal du programme VENUS.
Avant VENUS et JWST, moins de dix supernovas à lentilles avaient été découvertes. Depuis juillet de l’année dernière, VENUS a déjà identifié huit nouvelles supernovas à lentilles en seulement 43 observations, doublant ainsi la taille de l’échantillon connu.
Regarder vers l’avenir : une mesure cohérente
Le principal avantage de cette approche est qu’elle fournit une « étape unique et cohérente » pour mesurer l’expansion de l’univers. En comparant les heures d’arrivée prévues des images obtenues avec l’objectif avec les heures réelles observées, les scientifiques peuvent affiner leurs estimations de la constante de Hubble indépendamment des autres méthodes. Ceci est crucial dans un domaine où les erreurs systématiques sont difficiles à exclure.
Le sort ultime de l’univers est en jeu. Si l’énergie noire s’affaiblit, l’expansion pourrait éventuellement se transformer en contraction. Mesurer le taux d’expansion de l’univers avec une plus grande précision aidera non seulement à résoudre la tension de Hubble, mais aussi à faire la lumière sur l’évolution à long terme du cosmos.
