Le télescope spatial Hubble permet de mesurer les distances cosmiques en observant les supernovae de type Ia, comme celles de NGC 3810, en utilisant leur luminosité constante pour évaluer les distances ajustées aux effets de la poussière intergalactique. Crédit : ESA/Hubble & NASA, D. Sand, RJ Foley
La mesure des distances cosmiques est essentielle en astrophysique, avec la Le télescope spatial Hubble L'observatoire est un observateur clé grâce à ses observations de supernovae de type Ia. Ces supernovae, connues pour leur luminosité constante, aident à calibrer les distances après avoir pris en compte la poussière intergalactique, comme on le voit avec la galaxie NGC 3810.
Une tâche cruciale en astrophysique consiste à mesurer la distance des objets vraiment éloignés comme les galaxies, les quasars et les amas de galaxies. Cela est particulièrement vrai lorsqu'il s'agit d'étudier l'Univers primitif, mais c'est une tâche difficile. Nous ne pouvons mesurer directement leurs distances que dans le cas de quelques objets proches comme le Soleil, les planètes et certaines étoiles proches. Au-delà de cela, diverses méthodes indirectes doivent être utilisées ; l'une des plus importantes consiste à examiner les supernovae de type Ia, et c'est là que la NASA/Le télescope spatial Hubble de l'ESA entre en scène.
NGC 3810, la galaxie représentée sur cette image, a été l'hôte d'une supernova de type Ia en 2022. Début 2023, Hubble s'est concentré sur cette galaxie et sur un certain nombre d'autres pour examiner de près les supernovae de type Ia récentes. Ce type de supernova résulte de l'explosion d'une naine blanche, et elles ont toutes une luminosité très constante. Cela permet de les utiliser pour mesurer les distances : nous savons à quel point une supernova de type Ia devrait être brillante, nous pouvons donc dire à quelle distance elle doit se trouver en fonction de sa faible luminosité.
L’une des incertitudes de cette méthode est que la poussière intergalactique entre la Terre et une supernova bloque une partie de sa lumière. Comment savoir quelle part de la réduction de lumière est due à la distance et quelle part à la poussière ?
Grâce à Hubble, il existe une solution astucieuse : prendre des images des mêmes supernovae de type Ia en lumière ultraviolette, qui est presque entièrement bloquée par la poussière, et en lumière infrarouge, qui traverse la poussière presque sans être affectée. En notant soigneusement la quantité de lumière qui passe à chaque longueur d'onde, la relation entre la luminosité de la supernova et la distance peut être calibrée pour tenir compte de la poussière.
Cette image montre la galaxie spirale NGC 3810, qui a été incluse en 2023 dans un programme Hubble visant à améliorer la précision des mesures de distance effectuées à l'aide de supernovae de type Ia. Cela n'a été possible que parce qu'une naine blanche dans NGC 3810 venait de se transformer en supernova, et Hubble a capturé cette image avant que la supernova ne disparaisse de la vue.
Les supernovae sont nommées en fonction de l'année de leur découverte, suivie d'une série de lettres de plus en plus nombreuses : a, b, etc. De nos jours, grâce aux relevés automatisés, des milliers de supernovae sont découvertes chaque année, et celle-ci a donc reçu le nom de SN 2022zut, comme la dix-huit mille cent quarante-deuxième découverte en 2022 !
Crédits : ESA/Hubble et NASA, D. Sand, RJ Foley
Hubble peut observer ces deux longueurs d'onde de la lumière avec beaucoup de détails avec le même instrument. C'est donc l'outil idéal pour cette expérience. En effet, certaines des données utilisées pour réaliser cette magnifique image de NGC 3810 étaient focalisées sur sa supernova de 2022. Vous pouvez la voir comme un point lumineux juste en dessous du noyau galactique, ou dans l'image annotée ci-dessus.
Il existe de nombreuses façons de mesurer les distances cosmiques. Les supernovae de type Ia sont très brillantes, ce qui en fait l'un des outils les plus utiles et les plus précis lorsqu'elles sont repérées. De nombreuses autres méthodes doivent également être utilisées, soit pour vérifier de manière indépendante d'autres mesures de distance, soit pour mesurer à des distances beaucoup plus proches ou plus éloignées. Une méthode qui fonctionne également pour les galaxies consiste à comparer leur vitesse de rotation à leur luminosité. Selon cette méthode, NGC 3810 se trouve à 50 millions d'années-lumière de la Terre.
