Un seul cliché et l'éclair est capturé : Euclide mesure les transitoires connus ✛

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Dans les champs profonds d'Euclide, des étoiles qui n'étaient pas dans les catalogues s'embrasent. Le télescope, conçu pour cartographier la matière noire, a fonctionné comme un piège photographique : un seul cliché et l'explosion cosmique est déjà enregistrée. Dans la publication rapide Q1, chaque région du ciel n'est imagée qu'une seule fois, de sorte que la recherche classique de transitoires (sources temporaires dans le ciel) par différence d'images est impossible. Mais même des expositions uniques contiennent de l'information, à condition de l'extraire soigneusement pour des objets déjà connus.

Les auteurs ont pris les images en mosaïque des trois champs profonds d'Euclide : Fornax, North et South. Ils ont sélectionné 164 transitoires de la base TNS qui tombaient dans ces régions selon les coordonnées et les temps d'observation. Pour 161 objets, ils ont pu effectuer une photométrie par ajustement de la fonction d'étalement du point (PSF) dans quatre filtres : IE (optique) et YE, JE, HE (proche infrarouge). Comme il n'y avait pas d'images de référence pour soustraire le fond, le fond local a été estimé par interpolation autour de la source. La significativité de la détection exigeait un rapport signal sur bruit supérieur à 2,5 et une coïncidence des coordonnées dans l'incertitude. Pour les sources faibles ou décalées, des limites supérieures de luminosité ont été fournies.

Euclide a détecté 59 transitoires dans le filtre IE, 40 dans YE, 36 dans JE et 30 dans HE. De plus, pour 93, 91, 88 et 93 objets respectivement, des limites supérieures ont été obtenues. La luminosité moyenne des détections était de 23,0 en IE et de 21,7 en JE. La profondeur limite pour une source isolée en IE atteignait la magnitude 28. La fraction de transitoires récupérés, découverts six mois avant l'observation d'Euclide et plus brillants que la magnitude 24, était de 69 %, et de 82 % pour ceux découverts dans les 100 jours. Parmi les exemples brillants figurent la supernova de type Ia SN 2024pvw, photographiée 15 jours avant son maximum dans les quatre filtres, et SN 2023aew, dont la courbe de lumière a été suivie jusqu'à 436 jours après le maximum. Pour 11 transitoires auparavant « orphelins », Euclide a révélé de probables galaxies hôtes faibles.

Ce travail s'inscrit dans le même courant que les études voisines : toutes utilisent les images profondes d'Euclide pour étudier les transitoires. La différence ici est que les auteurs ont, pour la première fois, appliqué massivement la photométrie PSF à des images uniques de Q1, plutôt qu'à des images différentielles. Cela a permis d'extraire des informations utiles même sans observations répétées. Cette approche est importante pour le futur grand relevé d'Euclide, où chaque région du ciel ne sera imagée qu'une seule fois. Avec la sortie du premier grand lot de données DR1, la surface couverte passera de 63 à 1900 degrés carrés. Avec les mêmes critères de sélection, cela donnera plus de 5500 transitoires à étudier. Dans les champs profonds, des époques répétées apparaîtront, ce qui permettra de soustraire les images et de découvrir de nouveaux transitoires directement. Des produits communs avec l'observatoire Vera Rubin amélioreront les courbes de lumière et les statistiques des supernovae.

Un seul cliché de piège photographique aide déjà aujourd'hui à préciser la nature des explosions cosmiques. Les observations précoces en infrarouge, comme pour SN 2024pvw, contraignent directement les modèles de supernovae de type Ia. Les courbes de lumière tardives, comme pour SN 2023aew, aident à distinguer la désintégration radioactive d'autres sources d'énergie. Et les galaxies hôtes faibles trouvées par Euclide précisent la carte de la répartition des explosions dans l'Univers. Le piège photographique continue de fonctionner, et chaque nouveau cliché nous rapproche de l'énigme.