Les paires de supernovae offrent de nouvelles perspectives sur le lentillage gravitationnel

Deux supernovae dans la même galaxie ont intrigué les scientifiques à cause de leurs motifs de brillance similaires. La première paire a été trouvée dans la galaxie NGC 1316, située dans l'amas de Fornax. Les deux événements, connus sous le nom de Supernova 1980N et supernova 1981D, ont été détectés à trois mois d'intervalle. Leurs motifs de brillance correspondaient étroitement, ce qui a conduit à l'idée qu'ils pourraient être deux images de la même explosion. Un phénomène appelé Lentille gravitationnelle, qui se produit lorsqu'un objet massif dévie la lumière d'une source lointaine, est pensé être responsable de cet effet.

Si ces supernovae proviennent vraiment de la même explosion, les scientifiques peuvent en apprendre davantage sur la masse de l'objet causant la lentille. Cet objet semble être à environ 90 000 années-lumière, le plaçant dans les périphéries de notre galaxie, la Voie lactée.

Une autre paire de supernovae, connues sous le nom de supernovae 2013aa et 2017cbv, ont été observées dans une autre galaxie, NGC 5643. La distance à l'objet de lentille pour cette paire est évaluée à environ 702 000 années-lumière, ce qui est similaire à la distance de notre galaxie voisine, Andromède.

Dans les deux cas, la façon dont la lumière est déviée suggère que les objets de lentille pourraient être très compacts, probablement des Naines blanches ultra-massives. Ce sont des vestiges d'étoiles qui se sont effondrées après avoir épuisé leur combustible nucléaire.

#Comprendre les délais temporels et les estimations de masse

Un aspect important de l'étude de ces supernovae est le délai temporel entre les images observées. Ce délai peut être utilisé pour estimer la masse de l'objet de lentille. Quand les scientifiques connaissent le délai, ils peuvent calculer combien de masse la lentille doit avoir pour créer les effets observés. La constante de Hubble, qui nous informe sur le taux d'expansion de l'univers, peut également être dérivée de ces observations.

En 2014, un événement similaire s'est produit où quatre images de la supernova Refsdal ont été observées dans un amas de galaxies. L'une de ces images est apparue environ un an après les autres, offrant aux chercheurs une chance d'étudier comment la lumière se comporte sous l'influence de champs gravitationnels forts.

Parfois, les délais temporels peuvent être assez longs. Par exemple, dans le cas d'une autre supernova, une quatrième image devrait apparaître vingt ans après la première, illustrant la nature complexe du voyage de la lumière dans l'espace.

#Utilisation de l'échantillon Pantheon+

Les chercheurs ont profité d'une large collection de données sur les supernovae appelée l'échantillon Pantheon+. Ce jeu de données comprend de nombreuses supernovae bien étudiées, permettant aux scientifiques de chercher d'autres paires similaires à celles trouvées précédemment. En comparant les courbes de brillance et d'autres caractéristiques de différentes supernovae, ils ont cherché des paires où le décalage vers le rouge-le changement de longueur d'onde de la lumière dû à l'expansion de l'univers-était très similaire.

À partir de cet échantillon, les scientifiques ont identifié 644 paires de supernovae avec des valeurs de décalage vers le rouge correspondantes. Cependant, seulement quelques-unes ont montré les mêmes propriétés de brillance suffisamment près pour être considérées pour une étude plus approfondie. Celles-ci incluent les paires précédemment mentionnées 1980N et 1981D, et 2013aa et 2017cbv.

#La paire 1980N et 1981D

Les deux supernovae de la première paire ont été profondément analysées. Leurs Courbes de lumière, qui montrent comment la brillance change au fil du temps, étaient presque indistinguables. En particulier, les deux supernovae ont montré une brillance similaire dans plusieurs bandes de longueur d'onde, ce qui indique qu'elles sont probablement deux vues du même événement.

Étant donné la distance de leur galaxie hôte, les scientifiques ont estimé que la lentille gravitationnelle se trouvait à environ 90 000 années-lumière. Cela correspond étroitement à la distance d'un amas globulaire dans l'halo externe connu sous le nom d'Eridanus, ce qui renforce encore l'idée d'un objet de lentille à proximité.

L'objet de lentille est pensé avoir une masse élevée par rapport à sa taille, ce qui suggère qu'il pourrait s'agir d'une naine blanche ultra-massive. Ces étoiles sont des vestiges d'étoiles plus grandes qui ont épuisé leur combustible nucléaire et se sont effondrées sous leur propre gravité.

#La paire 2013aa et 2017cbv

La deuxième paire de supernovae, 2013aa et 2017cbv, a également montré des courbes de lumière similaires. Leurs motifs de brillance étaient étroitement alignés, soutenant l'idée qu'ils pourraient représenter la même explosion. La distance calculée pour leur lentille était d'environ 702 000 années-lumière, proche de la galaxie d'Andromède.

Ces deux supernovae ont également été analysées pour leurs caractéristiques, et les données indiquaient que leur objet de lentille est également probablement une naine blanche ultra-massive. Les similitudes étroites dans leurs caractéristiques de brillance et de couleur soutiennent encore l'hypothèse qu'elles pourraient avoir origine de la même explosion.

#Localisation des lentilles

Les lentilles pour les deux paires de supernovae étaient situées dans des régions assez éloignées des galaxies connues dans notre Groupe Local. La lentille de la première paire se trouve dans la direction de la galaxie naine sphéroïdale de Fornax mais est toujours significativement plus éloignée.

D'autre part, la lentille associée à la deuxième paire n'a pas de galaxies voisines connues. Elle pourrait appartenir à un amas ou à un courant d'étoiles qui n'a pas encore été observé.

#Observabilité des lentilles

Bien que les deux lentilles soient assez éloignées de la Terre, il y a eu des observations réussies d'objets similaires. Par exemple, une naine blanche en accrétion a été détectée dans la galaxie d'Andromède, qui a montré ses émissions de rayons X. Les prochaines missions satellites, comme LISA, pourraient trouver plus d'objets similaires dans des galaxies voisines.

#Conclusion

En résumé, deux paires de supernovae ont été étudiées, révélant des aperçus significatifs sur la nature de la lentille gravitationnelle et les identités potentielles des objets de lentille. La découverte de naines blanches ultra-massives comme lentilles possibles ouvre de nouvelles voies pour comprendre la structure de notre univers. Les observations en cours et la collecte de données des enquêtes sur les supernovae promettent d'éclairer davantage ces événements cosmiques fascinants et les objets compacts qui en sont responsables. Au fur et à mesure que les scientifiques rassemblent plus de données, l'étude de ces phénomènes cosmiques continuera de se renforcer, augmentant notre connaissance de l'univers et de ses composants.