Lentille gravitationnelle de l'anneau d'Einstein: SDSS J163028.15 + 452036.2. Crédit d'image: Hubble. Cliquez pour agrandir
Comme Albert Einstein a développé sa théorie de la relativité générale il y a près d'un siècle, il a proposé que le champ gravitationnel des objets massifs puisse déformer l'espace de façon spectaculaire et dévier la lumière.
L'illusion d'optique créée par cet effet est appelée lentille gravitationnelle. C'est l'équivalent de la nature d'avoir une loupe géante dans l'espace qui déforme et amplifie la lumière d'objets plus éloignés. Einstein a décrit la lentille gravitationnelle dans un article publié en 1936. Mais il pensait que l'effet était inobservable car les distorsions optiques produites par les étoiles de premier plan déformant l'espace seraient trop petites pour être mesurables par les plus grands télescopes de son temps.
Aujourd'hui, près d'un siècle plus tard, les astronomes ont combiné deux puissants atouts astronomiques, le Sloan Digital Sky Survey (SDSS) et le télescope spatial Hubble de la NASA, pour identifier 19 nouvelles galaxies à «lentilles gravitationnelles», ajoutant de manière significative aux quelque 100 lentilles gravitationnelles connues auparavant. Parmi ces 19, ils ont trouvé huit nouveaux «anneaux d'Einstein», qui sont peut-être la manifestation la plus élégante du phénomène de lentille. Seuls trois de ces anneaux avaient déjà été vus à la lumière visible.
Dans les lentilles gravitationnelles, la lumière des galaxies éloignées peut être déviée sur son chemin vers la Terre par le champ gravitationnel de tout objet massif qui se trouve sur le chemin. Pour cette raison, nous voyons la galaxie déformée en un arc ou plusieurs images distinctes. Lorsque les deux galaxies sont alignées exactement, la lumière forme un motif en forme d’œil de taureau, appelé anneau d’Einstein, autour de la galaxie de premier plan.
Les lentilles récemment découvertes proviennent d'un projet en cours appelé Sloan Lens ACS Survey (SLACS). Une équipe d'astronomes, dirigée par Adam Bolton du Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics à Cambridge, Mass., Et Leon Koopmans du Kapteyn Astronomical Institute aux Pays-Bas, a sélectionné les lentilles candidates parmi plusieurs centaines de milliers de spectres optiques de galaxies elliptiques en le Sloan Digital Sky Survey. Ils ont ensuite utilisé les yeux perçants de la caméra avancée de Hubble pour les sondages pour faire la confirmation.
"L'échelle massive du SDSS, ainsi que la qualité d'imagerie du télescope Hubble, a ouvert cette opportunité sans précédent pour la découverte de nouvelles lentilles gravitationnelles", a expliqué Bolton. "Nous avons réussi à identifier une sur 1000 galaxies qui montrent ces signes de lentille gravitationnelle d'une autre galaxie."
L'équipe SLACS a scanné les spectres d'environ 200 000 galaxies situées entre 2 et 4 milliards d'années-lumière. L'équipe cherchait des preuves claires de l'émission des galaxies deux fois plus loin de la Terre et directement derrière les galaxies les plus proches. Ils ont ensuite utilisé la caméra avancée de Hubble pour les levés pour prendre des images de 28 de ces galaxies de lentilles candidates. En étudiant les arcs et les anneaux produits par 19 de ces candidats, les astronomes peuvent mesurer avec précision la masse des galaxies de premier plan.
En plus de produire des formes étranges, la lentille gravitationnelle donne aux astronomes la sonde la plus directe de la distribution de la matière noire dans les galaxies elliptiques. La matière noire est une forme de matière invisible et exotique qui n'a pas encore été directement observée. Les astronomes infèrent son existence en mesurant son influence gravitationnelle. La matière noire est omniprésente dans les galaxies et constitue la majeure partie de la masse totale de l'univers. En recherchant de la matière noire dans les galaxies, les astronomes espèrent avoir un aperçu de la formation des galaxies, qui doit avoir commencé autour des concentrations bosselées de matière noire dans le premier univers.
«Nos résultats indiquent qu'en moyenne, ces« galaxies à lentilles elliptiques »ont la même structure de densité de masse spéciale que celle observée dans les galaxies spirales», a poursuivi Bolton. «Cela correspond à une augmentation de la proportion de matière noire par rapport aux étoiles à mesure que l'on s'éloigne du centre de la galaxie cristalline et dans sa périphérie plus faible. Et puisque ces gelaxies de lentille sont relativement brillantes, nous pouvons solidifier ce résultat avec d'autres observations spectroscopiques au sol des mouvements stellaires dans les lentilles. »
«Le fait d'étudier ces lentilles gravitationnelles et d'autres aussi anciennes que plusieurs milliards d'années nous permet de voir directement si la distribution de la masse sombre [invisible] et visible change avec le temps cosmique», a ajouté le Dr Koopmans. "Avec ces informations, nous pouvons tester l'idée répandue que les galaxies se forment à partir de collisions et de fusions de petites galaxies."
Le Sloan Digital Sky Survey, à partir duquel l'échantillon de l'objectif SLACS a été sélectionné, a été lancé en 1998 avec un télescope au sol conçu sur mesure pour mesurer les couleurs et la luminosité de plus de 100 millions d'objets sur un quart du ciel et de la carte. les distances à un million de galaxies et de quasars. "Ce type de levé gravitationnel n'était pas un objectif initial du SDSS, mais a été rendu possible par l'excellente qualité des données SDSS", a déclaré Scott Burles du Massachusetts Institute of Technology à Cambridge, Massachusetts, un membre de l'équipe SLACS. et l'un des créateurs du SDSS.
"Un avantage supplémentaire de la grande taille de la base de données SDSS est que nous pouvons concevoir nos critères de recherche afin de trouver les lentilles qui conviennent le mieux à des objectifs scientifiques spécifiques", a déclaré le membre de l'équipe SLACS Tommaso Treu de l'Université de Californie à Santa Barbara. . «Alors que jusqu'à présent, nous avons sélectionné les plus grandes galaxies comme cibles, dans les prochaines étapes de l'enquête, nous visons des galaxies à lentilles plus petites. Il a été suggéré que la structure des galaxies change avec la taille des galaxies. En identifiant ces objets rares «à la demande», nous pourrons bientôt pour la première fois tester si cela est vrai. »
Ajout de Leonidas Moustakas, membre de l'équipe SLACS du Jet Propulsion Laboratory de la NASA et du California Institute of Technology à Pasadena, en Californie: «Ces anneaux Einstein offrent également une vue agrandie inégalée des galaxies à lentilles, nous permettant d'étudier les étoiles et l'historique de formation de ces galaxies lointaines. "
L'enquête SLACS se poursuit et jusqu'à présent, l'équipe a utilisé Hubble pour étudier près de 50 de ses galaxies de lentilles candidates. Le total final devrait être supérieur à 100, avec de nombreux nouveaux objectifs parmi eux. Les premiers résultats de l'enquête seront publiés dans le numéro de février 2006 de l'Astrophysical Journal et dans deux autres articles qui ont été soumis à cette revue.
Source d'origine: communiqué de presse de Hubblesite
