Couvrant de 2003 à 2021, cette collection d’images du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA présente des galaxies qui sont toutes hôtes à la fois de variables céphéides et de supernovae. Ces deux phénomènes célestes sont à la fois des outils cruciaux utilisés par les astronomes pour déterminer la distance astronomique, et ont été utilisés pour affiner notre mesure de la constante de Hubble, le taux d’expansion de l’univers.
Chacune des images de cette collection spéciale présente une galaxie spirale qui héberge à la fois des variables céphéides et une classe spéciale de supernovae, deux phénomènes stellaires remarquables qui, à première vue, n’ont pas grand-chose en commun : les variables céphéides sont des étoiles pulsantes qui s’illuminent et s’illuminent régulièrement. Les supernovae sombres et de type Ia sont les explosions catastrophiques qui marquent l’agonie d’une étoile naine blanche chaude et dense. Cependant, les deux peuvent être utilisés par les astronomes pour mesurer la distance à un objet astronomique.
Établir la distance d’un corps céleste est un énorme défi pour les astronomes ; il peut être difficile de faire la distinction entre les objets sombres et relativement proches de la Terre et ceux qui sont brillants et éloignés. Pour aider à surmonter ce défi, les astronomes ont développé ce qu’on appelle l’échelle de distance cosmique, une série de méthodes de détermination de distance, organisées par les distances relatives qu’ils peuvent mesurer. Deux étapes importantes dans cette échelle sont les variables céphéides et les supernovae : les variables céphéides parce que la période avec laquelle elles pulsent peut être utilisée pour calculer leur distance ; et supernovae parce que chaque explosion de supernova de type Ia atteint la même luminosité connue, ce qui signifie que sa luminosité vue de la Terre peut être utilisée pour dériver sa distance. Toutes les galaxies présentées dans cette collection hébergent des variables céphéides et ont connu au moins une explosion de supernova de type Ia au cours des 40 dernières années. L’une des galaxies, NGC 2525, contenait même une supernova capturée en temps réel dans un timelapse remarquable.
Avant même son lancement, l’un des principaux objectifs scientifiques de Hubble était d’observer les variables céphéides et les supernovae. Ces observations peuvent aider à mesurer le taux d’expansion de l’Univers, une valeur que les astronomes appellent la constante de Hubble. Des générations d’astronomes ont affiné cette valeur pendant près de 30 ans en utilisant des données de plus de 1 000 heures de temps Hubble. Plus récemment, une équipe d’astronomes appelée SH0ES a utilisé les observations de toutes les supernovae vues par Hubble au cours des 40 dernières années – y compris celles des galaxies illustrées ici – pour déterminer la valeur de la constante de Hubble à 73,04 ± 1:04 kms-1 Mpc -1.
« C’est pour cela que le télescope spatial Hubble a été construit. Vous obtenez la mesure standard pour l’Univers à partir de l’étalon-or des télescopes », a déclaré le Noble Lauréat Adam Riess de l’Université Johns Hopkins à Baltimore, Maryland, qui dirige l’équipe SH0ES. « C’est l’opus magnum de Hubble. »
Fait intéressant, le taux d’expansion déterminé à partir des données d’observation des télescopes est significativement différent de la valeur prédite par notre modèle cosmologique standard actuel de l’Univers. La richesse des données de Hubble signifie qu’il est extrêmement peu probable que cela se soit produit par une sélection fortuite d’observations trompeuses.
La vaste collection de galaxies variables céphéides et hébergeant des supernovae observées par Hubble a été choisie dans six propositions différentes pour observer le temps avec le télescope. Alors que ces propositions faisaient partie de la quête d’une décennie de Hubble pour mesurer avec précision le taux d’expansion de l’Univers, les observations ont également produit une série de beaux portraits galactiques, tels que ceux de NGC 5643, NGC 7329, NGC 105 et NGC 3254. D’autres encore ont déjà été présentés dans Hubble Pictures of the Week et d’autres versions, notamment NGC 691, NGC 1559NGC 2525, NGC 2608 et NGC 3147.