Découverte de la plus ancienne et plus lointaine supernova jamais observée

Observer une supernova lointaine, c'est comme remonter le temps. Ces explosions offrent aux astronomes un aperçu de ce qu'était notre univers il y a des milliards d'années. Des astronomes viennent de découvrir dix fois plus de supernovas lointaines que ce que l'on avait pu observer auparavant, dont la plus ancienne et la plus lointaine jamais observée.

Ces découvertes ont été faites à partir de données capturées par le télescope spatial James Webb de la NASA. Rendues publiques au début du mois lors d'une réunion de l'Union américaine d'astronomie, les images du télescope James Webb ont permis aux astronomes de découvrir environ 80 supernovae dans une seule petite partie du ciel. Nombre de ces supernovae sont plus éloignées que celles qui étaient connues jusqu'alors, et correspondent à une époque où l'univers était âgé de deux milliards d'années seulement.

Ce télescope spatial est un outil idéal pour rechercher des points lumineux aussi éloignés dans l'univers. « James Webb est un grand télescope, près de dix fois plus grand que le télescope spatial Hubble en termes de surface de collecte de la lumière », explique Justin Pierel, astronome au Space Telescope Science Institute de Baltimore, qui a participé à la nouvelle recherche. En plus d'observer une plus grande partie du ciel, James Webb est également plus sensible aux grandes longueurs d'onde lumineuses qui indiquent la présence de supernovae. « Nous savions que ces supernovae faibles et lointaines existaient, mais nous n'étions pas en mesure de les voir auparavant », indique Justin Pierel. 

La taille et la sensibilité accrues du télescope James Webb lui ont permis de détecter ce que d'autres télescopes n'ont pas été en mesure d'observer. « Il est formidable de voir que ces supernovae peuvent être retrouvées grâce aux données collectées par James Webb », souligne Edo Berger, astronome à l'université de Harvard, qui n'a pas participé à la présente étude. Ces nouvelles données viennent s'ajouter à un nombre croissant d'étoiles ayant explosé à différentes époques de l'histoire de l'univers. Bien que la découverte d'environ 80 supernovae lointaines dans un petit coin de ciel soit importante, Edo Berger note que « ces supernovae ne représentent qu'une petite fraction de toutes les supernovae découvertes par des relevés à grand champ et moins profonds, soit plus de 10 000 supernovae par an ». Mais beaucoup de ces supernovae sont plus jeunes et plus proches de la Terre. L'importance des récentes découvertes réside dans la mise au jour de supernovae plus éloignées, correspondant à une période beaucoup plus ancienne de l'histoire de l'univers.

UN ŒIL SUR LE PASSÉ

Afin de trouver des supernovae plus éloignées et donc plus anciennes, les chercheurs ont comparé plusieurs images prises par le télescope James Webb sur une période d'un an. Les astronomes ont recherché des sources lumineuses qui apparaissaient ou disparaissaient sur les images, ce que les experts appellent des « transitoires ». Non seulement les chercheurs ont détecté des dizaines de supernovae, mais la nature de la lumière indiquait que ces supernovae avaient explosé il y a des milliards d'années.

James Webb peut détecter les supernovae grâce à un phénomène astronomique connu sous le nom de décalage vers le rouge. Lorsque la lumière voyage dans l'espace, sa longueur d'onde est comme étirée. Les longueurs d'onde de la lumière deviennent plus longues, tombant dans la partie infrarouge du spectre - invisible à l'œil nu, mais visible avec un télescope équipé du matériel adéquat.

Les différents décalages vers le rouge correspondent à différentes périodes de l'histoire de l'univers, et le décalage vers le rouge zéro correspond à l'époque actuelle. Plus le décalage vers le rouge est élevé, plus la supernova est ancienne. Ainsi, alors qu'un décalage vers le rouge de 2 indique une supernova datant de l'époque où l'univers avait environ 3,3 milliards d'années, l'une des supernovas récemment découvertes a un décalage vers le rouge de 3,6, et se serait formée lorsque l'univers avait environ 1,8 milliard d'années. Cette supernova est donc âgée de 12 milliards d'années, soit la plus ancienne jamais détectée. Ces données permettent de se faire une idée de ce qu'était l'univers bien avant que la Terre n'existe. « L'univers a près de 14 milliards d'années, mais ces supernovae datent d'une époque où l'univers n'avait que quelques milliards d'années, ce qui équivaut à l'adolescence pour l'homme », explique Justin Pierel.

APERÇU DES PREMIÈRES HEURES DE L'UNIVERS

Les nouvelles données serviront de point de départ aux chercheurs pour étudier la nature de l'univers primitif, la façon dont les étoiles se sont formées et ce qu'il s'est passé lorsqu'elles ont explosé. En fait, comme le note Pierel, les étoiles lointaines sont souvent trop peu visibles, même avec les télescopes les plus puissants. Les étoiles qui explosent sont plus brillantes et donc plus faciles à détecter.

Certains types de supernovae observées récemment pourraient également apporter de nouvelles informations. James Webb a détecté au moins une supernova que les astronomes qualifient de type 1a, ce qui signifie qu'elle est particulièrement brillante et qu'elle pourrait être utilisée pour mesurer de grandes distances dans l'espace. « La découverte de ces supernovae à grand décalage vers le rouge est importante pour les mesures cosmologiques », explique Berger, ainsi que pour l'étude de phénomènes comme l'énergie sombre.

Les étoiles qui explosent sont un élément essentiel de l'univers dans lequel nous vivons. « Si les étoiles n'explosaient pas, la vie telle que nous la connaissons ne serait pas possible », souligne Justin Pierel. Les éléments essentiels à la vie sur Terre ont été projetés par ces explosions lorsque l'univers était beaucoup plus jeune, formant ainsi la base de notre planète et de la vie qu'elle abrite. Aussi éloignées soient-elles de nous, les supernovae constituent un élément essentiel de notre propre histoire.