À propos de cette image
Cette image spectaculaire capture l'un des événements de lentille gravitationnelle les plus extraordinaires jamais observés : une supernova lointaine dont la lumière a été divisée en quatre images distinctes par l'espace-temps déformé autour d'un massif amas de galaxies. MACS J1149.6+2223, situé à environ 5 milliards d'années-lumière, est l'un des amas de galaxies les plus massifs connus, contenant des milliers de galaxies liées entre elles par la gravité. L'énorme masse de l'amas – dominée par la matière noire invisible – plie et déforme si sévèrement le tissu de l'espace-temps que la lumière des objets derrière elle suit de multiples chemins courbes autour de l'amas. Dans ce cas, la lumière d'une explosion de supernova dans une galaxie située à 9,3 milliards d'années-lumière a été divisée en quatre images distinctes disposées autour d'une galaxie elliptique dans l'amas, créant un motif que les astronomes appellent une « croix d'Einstein ». Cet alignement rare a permis aux astronomes d’observer la même supernova à quatre moments différents en raison des différents trajets de la lumière.
Importance scientifique
La supernova à lentille gravitationnelle du MACS J1149.6+2223, surnommée « Supernova Refsdal », représente une réalisation historique dans la cosmologie d'observation. Les délais entre les multiples images – causés par les différences de longueur de trajet à travers le champ gravitationnel de l’amas – fournissent une méthode indépendante pour mesurer la constante de Hubble, la vitesse à laquelle l’univers se développe. Cette mesure est particulièrement précieuse car elle utilise une physique complètement différente des autres méthodes, aidant ainsi à résoudre les tensions entre les différentes mesures cosmologiques. La prédiction réussie de la date et du lieu d'apparition de la cinquième image de supernova a été une confirmation spectaculaire de la théorie de la relativité générale et des lentilles gravitationnelles. MACS J1149 sert également de puissant télescope cosmique, grossissant les galaxies lointaines et permettant des études détaillées de la formation des étoiles et de la structure des galaxies lorsque l'univers avait moins d'un tiers de son âge actuel. L’amas lui-même donne un aperçu de la formation des plus grandes structures liées gravitationnellement dans l’univers.
Détails d'observation
Hubble a observé MACS J1149.6+2223 à plusieurs reprises pendant plusieurs années en utilisant la caméra grand champ 3 (WFC3) et la caméra avancée pour les enquêtes (ACS) dans des filtres visibles et proches infrarouges. Les observations ont suivi l’apparition et l’évolution des cinq images de supernova à mesure qu’elles s’éclaircissaient et s’estompaient. La photométrie en séries chronologiques a mesuré les courbes de lumière de chaque image, tandis que la spectroscopie a confirmé le type de supernova et le redshift. La combinaison d'une résolution angulaire élevée et d'une surveillance multi-époques était essentielle pour séparer la supernova aux images multiples du fond complexe des galaxies à lentilles et des membres de l'amas. Les modèles de lentilles gravitationnelles de l'amas ont été continuellement affinés en utilisant les observations de supernova comme contraintes.
Position dans l'univers
Constellation
Lion
Distance depuis la Terre
5 milliards d'années-lumière
Faits intéressants
- 1
Les quatre images de supernova sont apparues à des moments différents sur une période de plusieurs années, car la lumière suivait des longueurs de trajet différentes autour de la galaxie lentille - le trajet le plus long prenait environ 5 ans de plus que le plus court.
- 2
Cette « supernova Refsdal » doit son nom à l'astronome norvégien Sjur Refsdal, qui a prédit en 1964 que les supernovae à lentille gravitationnelle pourraient être utilisées pour mesurer le taux d'expansion de l'univers.
- 3
Les astronomes ont prédit quand et où une cinquième image de la supernova apparaîtrait, et elle est apparue exactement comme prévu environ un an après la découverte initiale – un test triomphal de la relativité générale.
Crédit image : NASA, ESA, télescope spatial Hubble
