La science des Supernovae

L’objectif scientifique du LPC dans la collaboration LSST est d’étudier la cosmologie à partir des Supernovae de type Ia (SNe Ia). Les SNe Ia présentent des luminosités propres suffisamment voisines pour qu’on puisse les utiliser comme chandelles standard, ce qui permet de déterminer la relation entre la distance (obtenue à partir de la luminosité apparente) et la vitesse d’expansion (donnée par le décalage vers le rouge ou redshift) à partir d’un diagramme de Hubble. Ainsi, en 1998, l’observation de SNe Ia a montré que l’expansion de l’univers s’accelère au lieu de ralentir. Cette découverte a eu un impact considérable en cosmologie en mettant en évidence l’existence d’une force accélératrice, l’énergie noire, dont les propriétés, encore largement méconnues, pourraient être déterminées grâce à une meilleure connaissance de la variabilité intrinsèque de ces étalons de luminosité que sont les SNe Ia.

 La collaboration Dark Energy Science Collaboration (DESC) de LSST a mis en évidence le besoin de se doter d’un simulateur fiable de SNe Ia, dans le but d’évaluer plus précisément les performances de LSST, d’un point de vue scientifique. Le LPC participe à cet effort en exploitant les données de la Supernova Nearby Factory (SNF) : l’un des membres du LPC participe à cette aventure depuis 2002, et le LPC a joint la collaboration SNF en 2013.

 Les données de la SNF sont issues de séries temporelles de mesures spectro-photométriques de plus de 200 SNe Ia, collectées de 2004 à 2012 avec le spectrographe SuperNova Integral Field Spectrometer (SNIFS) monté sur le télescope UH à Hawaii. En 2004, SNIFS représentait une technique innovante des SNe Ia et visait à fournir des données de qualité permettant l’étude de la variabilité et de la standardisation des SNe Ia. Après étalonnage et standardisation, une dispersion de 0.13 mag a été obtenue avec les SNe Ia de SNF, résultat compatible avec la dispersion obtenue à l’aide de techniques photométriques uniquement.

PastedGraphic-2Dans SNF, le LPC a participé à des tâches d’étalonnage des données, en raffinant le modèle des courants d’obscurité des CCD, et en estimant les erreurs associées aux modèles utilisés lors de l’étalonnage d’étoiles standards. Le LPC est maintenant impliqué dans la modélisation de la variabilité des SNe Ia, sujet d’une thèse en cours. L’une des complications qui apparaît lorsque l’on souhaite caractériser la variabilité intrinsèque d’un objet est que cette variabilité est altérée par des effets d’extinction dus à des poussières environnantes. La modélisation de ces effets d’extinction doit être suffisamment précise pour extraire les propriétés intrinsèques de l’objet astrophysique considéré. La méthode utilisée au LPC, qui repose sur l’utilisation des indicateurs spectraux et sur des techniques de minimisation, a mis en évidence la présence de deux composantes intrinsèques nouvelles pour les SNe Ia. La publication concernant cette étude est en cours, et les résultats obtenus seront naturellement utilisés pour modéliser la variabilité des supernovae dans un simulateur pour la collaboration DESC.