Comment deux supernovas ont aidé à mesurer la vitesse d'expansion de l'Univers ✛ ✦

Original: "A new $$H_0$$ measurement with SNe Requiem and Encore using $$\texttt{Gravity.jl}$$"
arXiv:2606.25205 · 2026-06-23 · CC BY-SA 4.0 · 1 min
L'analyse d'images doubles d'explosions stellaires lointaines a permis d'affiner la vitesse à laquelle le cosmos s'étend.

La lumière d'une supernova lointaine, c'est comme un feu de signalisation reflété dans plusieurs vitrines : les copies de l'explosion nous parviennent avec des retards différents. Dans l'espace, les « vitrines » sont les amas de galaxies : leur gravité courbe l'espace et crée des images multiples d'une même explosion. Cet effet, la lentille gravitationnelle, a été prédit par Einstein, et Zwicky a compris qu'on pouvait ainsi étudier des objets lointains. Plus tard, Hubble a découvert que l'Univers est en expansion, et désormais les astronomes utilisent les lentilles pour mesurer la vitesse de cette expansion.

Récemment, deux supernovas, qui ont explosé il y a 10 milliards d'années, se sont « reflétées » dans le puissant amas MACS J0138. Les télescopes Hubble et James Webb ont observé plusieurs éclats, séparés par des années. En analysant le délai grâce à la spectroscopie et à la photométrie, les scientifiques, en tenant compte de la matière noire et de l'énergie noire, ont calculé la vitesse d'expansion de l'Univers. Elle s'est avérée proche des données sur le décalage vers le rouge de la lumière ancienne, mais diverge des mesures locales. Cette divergence est une énigme qui suggère que nous ne comprenons pas encore tout.

Le plus surprenant : les astronomes savent précisément que la prochaine image d'une des supernovas arrivera en 2027. Le cosmos nous offre une séance à l'heure prévue.

Deux supernovas différentes dans une même galaxie lointaine, c'est un événement d'une rareté incroyable. Leur lumière a voyagé pendant plus de 10 milliards d'années, et le décalage entre les images atteint 11 ans, ce qui permet aux astronomes de planifier leurs observations à l'avance.

\Delta t_{ij} = \frac{D_{\Delta t}}{c} [\tau(\theta_i) - \tau(\theta_j)]
Le délai entre une paire d'images est proportionnel à la différence des potentiels gravitationnels des trajectoires et à la « distance temporelle » D_Δt, qui dépend inversement de H₀.
D_{\Delta t} = (1+z_l) \frac{D_l D_s}{D_{ls}}
D_Δt relie les distances à la lentille, à la source et entre elles ; cette quantité sert de pont entre le délai et H₀, fixant en pratique l'échelle des horloges cosmologiques.
Scientifiques
Adam RiessBrian SchmidtEdwin HubbleGeorges LemaîtreMaarten SchmidtSaul Perlmutter
Notions
lsst