mise à jour le 24 Octobre 2005

"SUPERNOVAE ET COSMOLOGIE"

par NICOLAS REGNAULT
Physicien, CNRS.

Vendredi 14 Octobre 2005
LPNHE IN2P3 Fête de la Science Paris

Photos : JPM. Pour l'ambiance

BREF COMPTE RENDU PAR JEAN PIERRE MARTIN

La salle est pleine pour écouter ce jeune astrophysicien qui va nous parler de cosmologie et des supernovae.

La cosmologie, c'est l'étude de l'Univers et depuis l'origine des temps on se pose des questions fondamentales comme :

L'Univers est il un tout? Est il ordonné? A t'il un début et une fin?

Ptolémée (qui était un observateur parfait) avait mis au point un modèle de système solaire "parfait" où la Terre était au centre bien entendu, ce système a perduré jusqu'à la renaissance.

Le système de Ptolémée	Nicolas Regnault pendant sa présentation.

Il y a les sphères des planètes puis à l'extérieur la sphère des étoiles fixes, sphère immuable où rien ne devait se passer.

Mais comme Zorro, Tycho est arrivé!! Il chamboule tout, car cet observateur hors pair qui fabrique en plus ses propres instruments, voit un soir une nouvelle étoile dans la sphère des fixes , qui n'est donc plus la sphère des fixes. Cette nouvelle étoile s'appelle en latin Nova Stella , le terme Nova est né. C'est en 1572!

Il se trompe seulement sur l'origine, ce n'est pas une naissance mais une mort, mais peu importe, le dogme est démoli.

La route est tracée, on attend Copernic qui donne enfin une vision plus réaliste de l'Univers?.

Au XX^ème siècle Fritz Zwicky peu connu du grand public, joue aussi un grand rôle dans l'appréhension de l'Univers, il mesure la vitesse des galaxies dans les amas et s'aperçoit que le compte n'y est pas, une grande partie de la masse manque, c'est la première étape vers la matière noire.

Puis Hubble arrive, l'Univers est en expansion, les galaxies sont animées d'un mouvement d'ensemble, plus elles sont loin , plus elles semblent s'éloigner de nous rapidement! Ce mouvement d'ensemble est mis en évidence a l'aide du "décalage vers le rouge" de la lumière des galaxies.

D'ailleurs c'est Hubble qui prouve qu'il y a d'autres galaxies que la notre, dans les années 1930 on n'en était pas encore persuadé.

Un petit tour du propriétaire :

· l'Univers est grand

· l'Univers est homogène et isotrope à grande échelle

· l'Univers est en expansion

· l'essentiel de la matière et de l'énergie constituant l'Univers est invisible

· on a un modèle solide du Big Bang

· les variations du taux d'expansion permettent de mesurer les différents fluides (matière, énergie) qui constituent l'Univers, elles sont liées à la forme de l'Univers : ouvert ou fermé, fini ou infini.

Pour mesurer le facteur d'expansion, il faut être capable de mesurer les distances d'objets très lointains.

Pas simple! En effet comment dire si une source lumineuse est proche et peu lumineuse ou plus lointaine et très lumineuse?

Heureusement on connaît des objets qui ont une luminosité intrinsèque connue, ce sont notamment (il y en a d'autres) des supernovae.

Et là encore Zwicky (qui avait un caractère épouvantable à ce qu'il paraît!) a joué aussi un rôle fondamental. Il s'est mis à leur recherche et en a trouvé plus d'une centaine.

Il les a étudié systématiquement en spectrographie.

Cela a aboutit au classement actuel des SN.

Les SN qui nous intéressent sont celles du type Ia; elles sont très lumineuses (on eut donc les voir de très loin) et très uniformes (car proviennent toutes de l'explosion d'une naine blanche de composition bien précise qui a atteint une certaine masse la masse de Chandrasekhar).

Malheureusement, elles sont rares : une à deux par siècle et par galaxie, elles sont aléatoires (où regarder) et durent peu de temps (quelques semaines ou mois).

Les premières mesures sont effectuées finalement. (voir photo ci dessus à droite).

Les SN prouvent alors que l'Univers est en accélération, donc qu'il y a autre chose que la matière, on l'appelle l'énergie noire, elle est répulsive contrairement à la gravitation.

Mais alors quelle est la nature de cette énergie noire?

Est ce la constante cosmologique d'Einstein, correspond elle à des défauts topologiques, à des nouvelles formes de particules; bref on cherche pour vérifier qu'on ne s'est pas trompé.

L'idéal serait de refaire les mesures avec un seul télescope pour éviter les erreurs et les interprétations et sur beaucoup plus d'objets, c'est le rôle du Super Nova Legacy Survey (SNLS) auquel note conférencier participe.

C'est un télescope de 3,6m le CFHT à Hawaï pour détecter et suivre les SN.

Et deux télescope de plus de 8m : le VLT au Chili et Gemini South à Hawaï pour effectuer la spectro des SN.

C'est une coopération entre la France, le Canada, le Royaume Uni et les USA.

Une super caméra (la Megacam) de 340 Megapixels (1 image = 750 MB!) a été développée et construite par le CEA et installée au CFHT.

Ci contre photo des CCD au DAPNIA à Saclay.

Et on découvre maintenant de plus en plus de SN, après traitement approprié des images, comme sur la photo suivante.

Les images sont prises à Hawaï et envoyées en France pour traitement.

Ces nouvelles mesures permettent de reconstruire le diagramme de Hubble.

L'aventure continue!

POUR ALLER PLUS LOIN :

Le site du DAPNIA (détecteurs) à Saclay.

Présentation Power Point (PPT) sur le SNLS par R Pain du LPNHE en français 4,8MB :

Présentation pdf de 26 pages de Nicolas Regnault sur le même sujet. En français

PPT de 4,7MB de Lusset de IN2P3 : traitement d'images et cosmologie expliqués au SNLS en français

PPT SNLC 1,1MB en anglais

Tout sur les SN sur ce site : voir

Dossiers cosmologie et notamment :

Séminaire IAP sur les SN

C'est tout pour aujourd'hui!

Bon ciel à tous

Jean Pierre Martin www.planetastronomy.com