Dans une ruelle tranquille d'une galaxie, où les étoiles sont rares et vieilles, surgit soudain une lumière plus brillante qu'une galaxie entière. C'est une supernova de type Ia : l'explosion thermonucléaire d'une naine blanche, que les astronomes utilisent comme chandelle standard pour mesurer les distances cosmiques. Mais parmi ces chandelles, il y a de rares « défectueuses », le sous-type 2003fg, qui brille trop fort et pourrait fausser la règle cosmologique. Où exactement elles naissent est resté longtemps une énigme.
Une nouvelle étude a pour la première fois examiné systématiquement les galaxies hôtes de vingt de ces supernovae. Les chercheurs ont utilisé une méthode qui permet d'obtenir des spectres pour chaque point de la galaxie, comme s'ils dressaient une carte de la composition chimique. Il s'avère que les supernovae de type 2003fg préfèrent les faubourgs pauvres : leur distance normalisée médiane au centre de la galaxie est de 0.82, alors que pour les supernovae de type Ia ordinaires, elle est de 0.63. C'est comme si les invités rares apparaissaient toujours à l'arrière-boutique, et non au centre-ville.
La différence la plus frappante réside dans la teneur en oxygène. Aux points d'explosion des supernovae de type 2003fg, la métallicité moyenne n'est que de 0.68 fois celle du Soleil, et elles occupent les environnements les plus pauvres en oxygène parmi toutes les supernovae de type Ia. Ce n'est pas un hasard : si ces explosions provenaient d'une naine blanche unique en rotation rapide de masse super-Chandrasekhar, elles nécessiteraient une jeune population stellaire, riche en métaux. Or les observations montrent le contraire : des faubourgs vieux et pauvres en métaux. Le scénario de l'étoile unique est donc écarté, et il reste la fusion de deux naines blanches ou d'un noyau dégénéré.
Pourquoi cela est-il important pour la cosmologie ? Les supernovae de type Ia servent de « chandelles standard » : connaissant leur luminosité intrinsèque, on peut calculer la distance. Mais celles de type 2003fg, après standardisation, s'avèrent systématiquement plus brillantes, et si elles se retrouvent dans des échantillons lointains, elles faussent les mesures de l'énergie sombre. Désormais, les astronomes savent que ces supernovae sont liées aux environnements pauvres en métaux et peuvent tenir compte de cette correction. Les rares invités des faubourgs pauvres ne sont plus simplement du bruit : ils sont devenus une clé pour la précision de la règle cosmique.
Les supernovae de type 2003fg ne représentent qu'environ 0.2% de toutes les supernovae de type Ia, mais en raison de leur grande luminosité, elles peuvent apparaître dans les échantillons cosmologiques lointains plus souvent qu'on ne le penserait.