Résonance scientifique

Les récentes découvertes du télescope spatial James Webb (JWST) ont ouvert de nouvelles perspectives dans l’étude des supernovæ. En explorant des zones éloignées de l’univers, Webb a identifié 10 fois plus d’explosions stellaires dans l’univers primitif qu’on ne le savait auparavant. Ces supernovae, découvertes dans le cadre du programme JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES), révèlent des informations cruciales sur la formation des étoiles et l’expansion de l’univers. Les chercheurs ont présenté ces résultats lors de la 244e réunion de l’American Astronomical Society à Madison, Wisconsin.

Une machine à découvrir des supernovæ et à remonter le temps

Le JWST, dans le cadre du programme JADES, a révélé environ 80 objets dont la luminosité variait avec le temps. Ces objets, appelés transitoires, sont pour la plupart des supernovae. Christa DeCoursey, de l’Université de l’Arizona, déclare : « Webb est une machine à découvrir des supernovae. Le nombre de détections et les grandes distances de ces supernovae sont les résultats les plus excitants de notre enquête ».

Avant le lancement de Webb, seule une poignée de supernovæ avait été découverte au-dessus d’un redshift de 2, ce qui correspond à l’époque où l’univers n’avait que 3,3 milliards d’années, soit seulement 25% de son âge actuel.

En effet, le terme « redshift » (décalage vers le rouge) fait référence au phénomène par lequel la lumière émise par un objet en mouvement s’éloignant de l’observateur est allongée vers des longueurs d’onde plus longues, c’est-à-dire vers la partie rouge du spectre. En cosmologie, le redshift s’utilise pour mesurer la vitesse à laquelle un objet, comme une galaxie ou une étoile, s’éloigne de nous en raison de l’expansion de l’univers. Plus le redshift est élevé, plus l’objet est éloigné et plus il est ancien, fournissant ainsi des indices sur l’histoire et l’évolution de l’univers.

JADES, les scientifiques observent des supernovae lorsque l’univers était dans son « adolescence » ou sa « pré-adolescence ». Concrètement l’univers avait moins de 2 milliards d’années.

Analyse et confirmation des supernovae

Pour identifier ces supernovae, les chercheurs ont utilisé une méthode de comparaison d’images prises à un an d’intervalle, entre 2022 et 2023. En observant ces images, ils ont cherché des sources lumineuses apparaissant ou disparaissant, signes caractéristiques d’explosions stellaires. Cette technique permet de repérer des objets transitoires, dont les supernovae, qui n’étaient pas visibles dans les images antérieures. Justin Pierel, de l’Institut des sciences du télescope spatial (STScI), souligne l’objectif de cette recherche : « Nous essayons d’identifier si les supernovae lointaines sont fondamentalement différentes de celles que nous observons dans l’univers proche ».

Grâce à cette méthode, l’équipe a confirmé spectroscopiquement la supernova la plus éloignée jamais observée, avec un redshift de 3,6. Cela signifie que l’explosion de son étoile progénitrice a eu lieu lorsque l’univers n’avait que 1,8 milliard d’années. Cette découverte permet aux chercheurs de comparer ces supernovae lointaines à celles plus proches de nous, afin de mieux comprendre les conditions et les processus à l’œuvre dans les premières phases de l’univers.

Importance des Supernovae de Type Ia et perspectives futures

Les supernovae de Type Ia, utilisées pour mesurer les distances cosmiques, sont particulièrement importantes pour les astrophysiciens. Une supernova de Type Ia se définit avec un redshift de 2,9. Cela signifie que sa lumière a voyagé pendant 11,5 milliards d’années pour nous atteindre. Pierel a analysé cette supernova pour déterminer si sa luminosité intrinsèque diffère de celle attendue. Les résultats préliminaires n’indiquent aucun changement de luminosité avec le redshift. Cela confirme l’exactitude des théories actuelles sur le taux d’expansion de l’univers.

L’univers primitif était un endroit très différent avec des environnements extrêmes. Les scientifiques s’attendent à voir d’anciennes supernovae provenant d’étoiles contenant beaucoup moins d’éléments chimiques lourds que des étoiles comme notre Soleil. La comparaison de ces supernovae avec celles de l’univers local aidera les astrophysiciens à comprendre les mécanismes de formation des étoiles et d’explosion des supernovae à ces premières époques.

Matthew Siebert, du STScI, commente : « Nous ouvrons essentiellement une nouvelle fenêtre sur l’univers transitoire. Historiquement, chaque fois que nous avons fait cela, nous avons trouvé des choses extrêmement excitantes ». Ces découvertes promettent de transformer notre compréhension des mécanismes d’explosion des supernovæ et de la formation stellaire à ces époques anciennes.

Source : NASA

Image de couverture : La zone de l’univers par Webb et les supernovae identifiées. © NASA, ESA, CSA, STScI, JADES Collaboration