décembre 6, 2022

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Une image Hubble Supernova a été prise à trois moments différents

Zoom / À gauche, l’image complète de Hubble. A droite, différentes images de l’objet avec une lentille gravitationnelle.

NASA, ESA, STScI, Wenley Chen, Patrick Kelly

Au cours des dernières décennies, nous avons beaucoup mieux observé les supernovae au fur et à mesure qu’elles se produisent. Les télescopes en orbite peuvent désormais capturer les photons de haute énergie émis et connaître leur source, permettant à d’autres télescopes de faire des observations rapides. Certains télescopes à balayage automatisé ont imagé les mêmes parties du ciel nuit après nuit, permettant aux programmes d’analyse d’images d’identifier de nouvelles sources de lumière.

NASA, ESA, STScI, Wenley Chen, Patrick Kelly

Mais parfois, la chance joue toujours un rôle. C’est le cas d’une image Hubble de 2010, où l’image a également capté une supernova. Mais en raison de la lentille gravitationnelle, l’événement unique est apparu à trois endroits différents dans le champ de vision de Hubble. Grâce à des bizarreries sur le fonctionnement de cet objectif, les trois emplacements ont été capturés différemment fois Après l’explosion de l’étoile, permettant aux chercheurs de reconstituer le cours du temps après la supernova, bien qu’elle ait été observée il y a plus de dix ans.

J’en aurai besoin en trois exemplaires

Le nouveau travail est basé sur la recherche dans les archives de Hubble d’anciennes images qui capturent des événements éphémères : quelque chose qui se trouve sur certaines photos d’un site mais pas sur d’autres. Dans ce cas, les chercheurs recherchaient spécifiquement des événements modifiés par la gravité. Cela se produit lorsqu’un objet frontal massif déforme l’espace de telle manière qu’il crée un effet de lentille, courbant le chemin de la lumière qui provient de derrière la lentille du point de vue de la Terre.

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Parce que les lentilles gravitationnelles sont loin d’être aussi fines que celles que nous fabriquons, elles créent souvent d’étranges distorsions des objets d’arrière-plan ou, dans de nombreux cas, les amplifient à plusieurs endroits. Cela semble être ce qui s’est passé ici, car il y a trois images distinctes d’un événement transitoire dans le champ de vision de Hubble. D’autres images de cette région indiquent que le site coïncide avec une galaxie ; L’analyse de la lumière de cette galaxie indique un décalage vers le rouge indiquant que nous la regardons telle qu’elle était il y a plus de 11 milliards d’années.

Compte tenu de la luminosité relative, de l’apparition soudaine et de l’emplacement dans la galaxie, il est probable que cet événement soit une supernova. À cette distance, de nombreux photons de haute énergie produits dans une supernova étaient décalés vers le rouge dans la région visible du spectre, permettant à Hubble de les imager.

Pour en savoir plus sur la supernova de fond, l’équipe a travaillé sur le fonctionnement de la lentille. Il a été créé par un amas de galaxies appelé Abell 370, et l’attribution de la masse de cet amas leur a permis d’estimer les propriétés de la lentille qui l’a créé. Le modèle de lentille résultant indiquait qu’il y avait déjà quatre images de la galaxie, mais aucune image n’était suffisamment agrandie pour être visible ; Les trois qui étaient visibles ont été agrandies par des facteurs de quatre, six et huit.

Mais le modèle a en outre indiqué que la lentille affectait également le moment de l’arrivée de la lumière. Les lentilles gravitationnelles forcent la lumière à emprunter des chemins entre la source et l’observateur de longueurs variables. Et puisque la lumière se déplace à une vitesse constante, ces différentes longueurs signifient que la lumière prend un temps différent pour arriver ici. Dans les conditions que nous connaissons, il s’agit d’une différence imperceptiblement petite. Mais à l’échelle cosmique, cela fait une grande différence.

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Encore une fois, en utilisant un modèle de lentille, les chercheurs ont estimé les retards potentiels. Par rapport à l’image plus ancienne, la première et la deuxième image ont été retardées de 2,4 jours et la troisième de 7,7 jours, avec une incertitude d’environ 1 jour pour toutes les estimations. En d’autres termes, une seule image de la zone a produit ce qui était essentiellement une piste temporelle de quelques jours.

Ca c’était quoi

En comparant les données de Hubble aux différentes classes de supernovae que nous avons imagées dans l’univers moderne, elles sont probablement causées par l’explosion d’une étoile géante rouge ou bleue. Les caractéristiques détaillées de l’événement convenaient le mieux à une géante rouge, qui faisait environ 500 fois la taille du Soleil au moment de son explosion.

L’intensité de la lumière à différentes longueurs d’onde fournit une indication de la température de l’explosion. La première image indique qu’elle était à environ 100 000 K, ce qui indique que nous la regardions seulement six heures après son explosion. La dernière image de l’objectif montre que les débris se sont déjà refroidis à 10 000 K pendant les huit jours entre les deux images différentes.

Il est clair qu’il existe des supernovae plus récentes et plus proches que nous pouvons étudier plus en détail si nous voulons comprendre les processus qui conduisent à l’explosion d’une étoile massive. Si nous pouvons trouver plus de supernovae de ce type dans un passé lointain, nous pourrons en déduire des choses sur le nombre d’étoiles qui existaient auparavant dans l’histoire de l’univers. Mais pour l’instant, ce n’est que la deuxième fois que nous le trouvons. Les auteurs de l’article qu’ils décrivent s’efforcent de tirer des conclusions, mais il est clair que ces conclusions impliqueraient un degré élevé d’incertitude.

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Donc, à bien des égards, cela ne nous aide pas à faire beaucoup de progrès dans la compréhension de l’univers. Mais comme exemple des conséquences étranges des forces qui régissent le comportement de l’univers, c’est impressionnant.

tempérer la nature2022. DOI : 10.1038 / s41586-022-05252-5 (À propos des DOI).

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