Crédit d'image: Hubble
Les astronomes ont étudié la lumière de 11 nouvelles supernovae pour aider à valider la preuve qu'une sorte d '«énergie sombre» accélère l'Univers à part. En mesurant leur luminosité relative, ils peuvent calculer la distance des supernovae de type Ia. Ces dernières données ont été recueillies par une équipe internationale d'astronomes utilisant des télescopes au sol pour fournir des cibles de suivi pour le télescope spatial Hubble. Un nouveau satellite est prévu, appelé SuperNova / Acceleration Probe, qui pourra découvrir des milliers de supernova et suivre avec précision leurs explosions.
Un ensemble unique de 11 supernovae lointaines de type Ia étudiées avec le télescope spatial Hubble jette un nouvel éclairage sur l'énergie sombre, selon les dernières découvertes du Supernova Cosmology Project (SCP), récemment publiées sur http://www.arxiv.org/abs / astro-ph / 0309368 et à paraître prochainement dans l'Astrophysical Journal.
Les courbes de lumière et les spectres des 11 supernovaes éloignées constituent «un ensemble de données d'une beauté saisissante, le plus grand ensemble de ce type collecté uniquement dans l'espace», explique Saul Perlmutter, astrophysicien au Lawrence Berkeley National Laboratory et chef du SCP. Le SCP est une collaboration internationale de chercheurs des États-Unis, de Suède, de France, du Royaume-Uni, du Chili, du Japon et d'Espagne.
Les supernovae de type Ia sont parmi les meilleures "bougies standard" de l'astronomie, si similaires que leur luminosité fournit une mesure fiable de leur distance, et si brillantes qu'elles sont visibles à des milliards d'années-lumière.
La nouvelle étude renforce la découverte remarquable, annoncée par le projet Supernova Cosmology au début de 1998, que l'expansion de l'univers s'accélère en raison d'une énergie mystérieuse qui imprègne tout l'espace. Cette constatation était fondée sur des données provenant de plus de trois douzaines de supernovae de type Ia, toutes sauf une observées depuis le sol. Un groupe concurrent, la High-Z Supernova Search Team, a annoncé indépendamment des résultats étonnamment cohérents, basés sur 14 supernovae supplémentaires, également observées principalement depuis le sol.
Parce que le télescope spatial Hubble (HST) n'est pas affecté par l'atmosphère, ses images de supernovae sont beaucoup plus nettes et plus fortes et fournissent de bien meilleures mesures de luminosité que celles qui sont possibles depuis le sol. Robert A. Knop, professeur adjoint de physique et d'astronomie à l'Université Vanderbilt de Nashville, Tennessee, a dirigé l'analyse des données du Supernova Cosmology Project sur les 11 supernovae étudiées avec le HST et a co-rédigé le rapport du Astrophysical Journal avec les 47 autres membres du SCP.
"Les données HST fournissent également un test solide de l'extinction hôte-galaxie", dit Knop, se référant aux inquiétudes que les mesures de la véritable luminosité des supernovae pourraient être rejetées par la poussière dans les galaxies éloignées, qui pourraient absorber et diffuser leur lumière. Mais la poussière ferait également rougir la lumière d'une supernova, tout comme notre soleil semble plus rouge au coucher du soleil à cause de la poussière dans l'atmosphère. Parce que les données de l'espace ne montrent aucune rougeur anormale avec la distance, dit Knop, les supernovae "passent le test avec brio".
«Limiter de telles incertitudes est crucial pour l'utilisation des supernovae? ou d'autres observations astronomiques? d'explorer la nature de l'univers », explique Ariel Goobar, membre du SCP et professeur d'astrophysique des particules à l'Université de Stockholm en Suède. Le test d'extinction, dit Goobar, "élimine toute crainte que la poussière ordinaire de la galaxie hôte puisse être une source de biais pour ces résultats cosmologiques à des décalages rouges élevés." (Voir Qu'est-ce que l'extinction Host-Galaxy?)
Le terme pour la mystérieuse «gravité répulsive» qui pousse l'univers à se développer de plus en plus vite est énergie sombre. Les nouvelles données sont en mesure de fournir des estimations beaucoup plus précises de la densité relative de la matière et de l'énergie sombre dans l'univers: selon des hypothèses simples, 25% de la composition de l'univers est de la matière de tous types, et 75% est de l'énergie sombre. De plus, les nouvelles données fournissent une mesure plus précise de la «résilience» de l'énergie sombre, la pression qu'elle applique à l'expansion de l'univers par unité de densité.
Parmi les nombreuses tentatives d'explication de la nature de l'énergie sombre, certaines sont permises par ces nouvelles mesures? y compris la constante cosmologique initialement proposée par Albert Einstein? mais d'autres sont exclus, y compris certains des modèles les plus simples des théories connues sous le nom de quintessence. (Voir Qu'est-ce que l'énergie sombre?)
Les supernovae à haut décalage vers le rouge sont le meilleur outil unique pour mesurer les propriétés de l'énergie sombre? et finalement déterminer ce qu'est l'énergie sombre. Comme le démontrent les études sur les supernovaes avec le HST, le meilleur endroit pour étudier les supernovae à haut décalage vers le rouge est avec un télescope dans l'espace, non affecté par l'atmosphère.
Néanmoins, "pour tirer le meilleur parti d'un télescope dans l'espace, il est essentiel de faire le meilleur usage des meilleurs télescopes au sol", explique Chris Lidman, membre du SCP de l'Observatoire européen austral.
Pour les supernovae dans la présente étude, l'équipe SCP a inventé une stratégie permettant au télescope spatial Hubble de répondre rapidement aux découvertes faites depuis le sol, malgré la nécessité de planifier le temps de TVH longtemps à l'avance. En travaillant ensemble, le SCP et le Space Telescope Science Institute ont mis en œuvre la stratégie avec un superbe effet.
L'étude actuelle, basée sur des observations HST de 11 supernovae, ouvre la voie à la prochaine génération de recherche sur les supernova: à l'avenir, la sonde SuperNova / Acceleration, ou satellite SNAP, découvrira des milliers de supernovae de type Ia et mesurera leurs spectres et leur la lumière s'incurve depuis les premiers instants, jusqu'à une luminosité maximale, jusqu'à ce que leur lumière s'éteigne.
Perlmutter de SCP dirige maintenant un groupe international de collaborateurs basés à Berkeley Lab qui développent SNAP avec le soutien de l'Office of Science du Département américain de l'énergie. Il se peut que le meilleur candidat pour une théorie correcte de l'énergie sombre soit identifié peu de temps après le démarrage de SNAP. Un monde de nouvelle physique s'ouvrira en conséquence.
«De nouvelles contraintes sur les oméga-m, oméga-lambda et w à partir d'un ensemble indépendant de onze supernovae à haut décalage vers le rouge observées avec le HST», par Robert A. Knop et 47 autres (Supernova Cosmology Project), apparaîtront dans Astrophysical Journal et est actuellement disponible en ligne à http://www.arxiv.org/abs/astro-ph/0309368.
Berkeley Lab est un laboratoire national du Département américain de l'énergie situé à Berkeley, en Californie. Il mène des recherches scientifiques non classifiées et est géré par l'Université de Californie.
Source d'origine: communiqué de presse de Berkeley
