Une nouvelle mesure de la constante de Hubble grâce aux supernovas lentillées Requiem et Encore ✛ ✦
Contexte
La constante de Hubble caractérise le taux d'expansion de l'Univers, mais les mesures modernes de l'Univers primordial et de l'Univers local divergent de près de 5σ — c'est ce qu'on appelle la tension de Hubble. Edwin Hubble a découvert l'expansion, et la loi de Hubble relie le décalage vers le rouge à la distance. La lentille gravitationnelle, prédite par Einstein dans la relativité générale et développée par Fritz Zwicky, permet de mesurer H0 par une méthode alternative, basée sur les délais temporels entre les images lentillées de sources variables. Les lentilles gravitationnelles dans les amas de galaxies offrent une opportunité unique : des délais temporels de l'ordre de plusieurs années, ce qui réduit l'erreur relative des mesures.
Méthodes
Les scientifiques ont utilisé les données des télescopes Hubble et James Webb, ainsi que la spectroscopie MUSE, pour identifier 23 images multiples de 8 sources d'arrière-plan avec des décalages vers le rouge connus dans l'amas MACS J0138. La modélisation de la masse de la lentille a été réalisée avec le package Gravity.jl, paramétrant la matière noire par un profil NIE et les galaxies par des relations d'échelle. Ils ont inclus l'énergie noire via la cosmologie ΛCDM. Les délais temporels des supernovas ont été mesurés à partir des courbes de lumière avec une précision de quelques jours.
Résultats
Le meilleur modèle reproduit les positions des images avec un écart quadratique moyen de 0.24″. Les délais prédits : pour SN Encore, Δt1b,1a = −38+3−3 jours (en accord avec les observations), l'image à fort délai 1d apparaîtra après Δt1d,1a = 3177+78−59 jours. Pour SN Requiem, l'image retardée 2d est attendue après Δt2d,2a = 3938+90−77 jours (≈2027). L'analyse conjointe des délais a donné une mesure de la constante de Hubble : H0 = 67.0+9.3−7.8 km/s/Mpc. Cette valeur coïncide avec les estimations de l'Univers primordial et confirme la tension avec les mesures locales.
Implications
Ce résultat renforce la tension de Hubble, montrant qu'une méthode indépendante de lentille gravitationnelle donne une valeur de H0 proche de la valeur cosmologique, et non de la valeur locale. Le modèle confirme la prédictibilité des supernovas lentillées comme chandelles standardisables, permettant de prédire avec une grande précision l'apparition de nouvelles images. L'inclusion des délais dans une analyse bayésienne conjointe masse+H0 jette les bases d'une cosmographie par délais temporels sur les amas.
Développements futurs
Les observations futures nécessitent un suivi à long terme des images attendues. L'ajout de la brillance de surface des arcs dans le modèle de lentille permettra d'affiner le potentiel près des images et de réduire les systématiques. Avec l'arrivée des observatoires James Webb et Rubin, la statistique des supernovas lentillées augmentera considérablement, transformant cette méthode en un outil cosmologique de routine.
Impact
Résolution de la tension de Hubble et test du modèle ΛCDM. La méthode est applicable pour tester les modèles de matière noire et d'énergie noire, ainsi que pour calibrer les supernovas comme chandelles standard.
Prochaines étapes
Attendre la réapparition de l'image de SN Requiem en 2027 et mesurer son délai avec une précision d'environ 1%. Implémenter une modélisation complète de la brillance de surface des arcs dans Gravity.jl.
Problèmes ouverts clés
Ce travail aborde directement la tension de Hubble — l'écart entre la valeur de H0 issue de l'Univers primordial (CMB, BAO) et celle des supernovas locales. Il touche également à la nature de la matière noire à travers les profils d'amas et à l'énergie noire qui détermine la géométrie globale.
Le regard de la machine du savoir
Cette section s'adresse à l'auteur du travail et à ses collègues. Les travaux voisins ont été trouvés par une recherche sémantique dans notre archive, et non par correspondance de mots. Nous n'évaluons pas : nous montrons le champ autour.
Ce que fait ce travail
Les auteurs ont réalisé une modélisation bayésienne de la masse de l'amas MACS J0138.0-2155, en combinant les positions de 23 images multiples et les délais temporels de deux supernovas lensées, SN Requiem et SN Encore. Ils obtiennent une valeur de H0 = 67.0+9.3-7.8 km/s/Mpc, cohérente avec les estimations de l'Univers primordial.
Où est sa force
La force de ce travail réside dans l'analyse conjointe des positions des images et des délais temporels, ce qui a permis de contraindre simultanément le profil de masse de l'amas et la constante de Hubble. La prédiction de l'apparition de futures images de supernovas ouvre la voie à des raffinements supplémentaires.
Vers où avancer
- Il pourrait être intéressant de comparer la valeur de H0 obtenue avec les résultats de mesure par ondes gravitationnelles : dans les archives, un article voisin utilise les sirènes sombres pour donner une estimation indépendante du taux d'expansion.appui : À 1 nuit du pour cent : les sirènes noires dévoilent la vitesse de l'Univers arXiv:2607.17284v1
- Une autre piste voisine utilise les sursauts radio : la tension de Hubble y est explorée via la mesure de dispersion, ce qui pourrait fournir un signal croisé supplémentaire pour tester les modèles cosmologiques.appui : Au rythme de l'Univers : les sursauts radio contre la tension de Hubble arXiv:2606.22390
- On peut examiner comment les auteurs d'un autre travail combinent les données des supernovas de type Ia avec d'autres indicateurs de distance afin de réduire les erreurs systématiques dans la détermination de H0.appui : La vitesse d'expansion de l'Univers précisée grâce aux « jumelles » parmi les supernovae arXiv:2512.02391
À essayer
- Tester l'inclusion des données de mesure de dispersion des sursauts radio rapides pour contraindre conjointement H0 et la densité des baryons.
- Vérifier comment la prise en compte des effets de microlentille dans l'amas pourrait affecter les courbes de lumière des supernovas et, par conséquent, les délais mesurés.
- Utiliser les apparitions prédites de nouvelles images pour planifier des observations ciblées et obtenir des délais temporels plus précis.
Pourquoi cela peut compter
Affiner la constante de Hubble par une méthode indépendante est crucial pour comprendre la nature de la tension de Hubble et l'éventuelle nouvelle physique au-delà du modèle ΛCDM.
Travaux voisins dans notre archive
- Détective cosmique : deux indices indépendants contre le grand débat de la cosmologieproximité 0.68
- Les ondes gravitationnelles mesurent la vitesse d'expansion de l'Universproximité 0.66
- La vitesse d'expansion de l'Univers précisée grâce aux « jumelles » parmi les supernovaeproximité 0.66
- Les horloges cosmiques se dérèglent : nouvelle énigme sur l'expansion de l'Universproximité 0.65
- Le diapason cosmique : pourquoi l'Univers joue deux notes différentesproximité 0.65
- Les ondes gravitationnelles affinent la mesure de l'expansion cosmiqueproximité 0.64
- Au rythme de l'Univers : les sursauts radio contre la tension de Hubbleproximité 0.62
- À 1 nuit du pour cent : les sirènes noires dévoilent la vitesse de l'Universproximité 0.61
Le travail le plus proche de l'archive se situe à 0.68 par le sens — le niveau habituel de notre corpus.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2606.25205
We present a strong-lensing (SL) analysis of the galaxy cluster MACS J0138.0-2155 (z=0.336), the first known lens cluster discovered to host two distinct multiply imaged Type Ia supernovae (SNe): SN Requiem and SN Encore. Both SNe are located in the massive, multiply imaged red galaxy MRG-M0138 at z=1.949. The projected total mass of this cluster has been investigated with several independent lens models (Suyu+26; Pierel+26), using a sample of 23 spectroscopically confirmed multiple images from 8 background sources (0.767
Fait intéressant : SN Requiem a été découverte en 2016 sur des images d'archives, et son « jumeau » — SN Encore — est apparu en 2023, confirmant les prédictions de lentille. Deux supernovas différentes dans une même galaxie lointaine est un cas extrêmement rare.
Chiffres clés
- Constante de Hubble mesurée: 67.0+9.3/-7.8 km/s/Mpc
- Délai attendu pour SN Requiem: ≈3938 jours (~11 ans)
- Erreur relative actuelle du délai: >10%
- Précision prévue de H0 après 2027: ~3-5%
- Écart quadratique moyen des positions: 0.24″