Lentille gravitationnelle «Einstein Ring» presque parfaite. Crédit d'image: ESO / VLT. Cliquez pour agrandir.
C’est l’année d’Einstein. Il y a 100 ans, un commis aux brevets suisse peu connu au tout début d'une carrière scientifique était confronté à une série de paradoxes liés au temps et à l'espace, à l'énergie et à la matière. Doté d'une intuition profonde et d'une imagination puissante, Albert A. Einstein est sorti de l'obscurité pour présenter une toute nouvelle façon de voir le phénomène naturel. Einstein nous a montré que le temps n'avait pas grand-chose à voir avec les horloges, l'énergie avait moins à voir avec la quantité et plus à voir avec la qualité, l'espace n'était pas seulement «une grande boîte carrée pour y ranger», la matière et l'énergie étaient les deux faces de la même pièce cosmique et la gravité ont eu un effet profond sur tout - la lumière, la matière, le temps et l'espace.
Aujourd'hui, nous utilisons tous ces principes? énoncé il y a un siècle - pour sonder les choses les plus éloignées de l'Univers. En raison de l'enquête d'Einstein sur l'effet photoélectrique, nous comprenons maintenant pourquoi la lumière n'est pas continue mais curieusement criblée de lignes sombres et lumineuses nous indiquant quand cette lumière a été émise, ce qui l'a émise. et le genre de choses qui le touchent dans ses voyages. Grâce à la vision d'Einstein sur la conversion de la masse et de l'énergie, nous comprenons maintenant comment des soleils lointains illuminent le cosmos, et comment des champs magnétiques puissants fouettent des particules à des vitesses incroyables plus tard pour venir s'écraser sur l'atmosphère terrestre. Et parce que la gravité est désormais comprise comme influençant tout, nous avons appris comment des objets éloignés peuvent capturer et focaliser la lumière d'objets encore plus éloignés.
Bien que nous n'ayons pas encore trouvé d'exemple absolument parfait de lentilles gravitationnelles dans l'Univers, nous sommes aujourd'hui beaucoup plus proches de cet idéal. Dans un article intitulé "Découverte d'un anneau d'Einstein à grand décalage vers le rouge" publié le 27 avril 2005, Remi Cabanac du Canada-France-Hawaii Telescope, à Hawaï et associés "rapporte la découverte d'un anneau d'Einstein partiel ... produit par un massif ( et apparemment isolé) galaxie elliptique. " Avant cette découverte, l'anneau d'Einstein le plus complet découvert a été documenté en 1996 par S.J. Warren de l'Imperial College de Londres. Cet anneau - également l'un des rares visibles à la lumière optique - est légèrement inférieur à un demi-cercle de circonférence (170 degrés).
Remi Cabanac a expliqué qu'il "avait découvert le système en observant au Very Large Telescope de l'Observatoire Européen Austral au Chili avec un spectro-imageur appelé FORS1". Remi dit qu'il remplissait ses responsabilités en tant qu'astronome de service, "observant Helmut Jerjen (co-auteur de l'article) faisant une imagerie en profondeur des galaxies naines proches à la périphérie d'un amas de galaxies voisines bien connu à Fornax." Remi a continué à dire que son «œil a été attiré par l'arc lumineux très inhabituel dans le nord-ouest du champ, je savais que c'était quelque chose d'assez étonnant parce que les arcs de lentille sont généralement très faibles, et j'observais en bande rouge alors que les arcs sont généralement bleuâtres . "
Pour confirmer ses soupçons d'une nouvelle découverte, Remi "est allé à la base de données astronomiques mais rien n'existait sous les coordonnées". Plus tard, Remi a consulté «Chris Lidman (un autre co-auteur et expert en lentilles) et lui a montré l'image. Il ne pouvait pas croire que c'était une lentille au début parce qu'elle était si brillante et visible, Chris pensait que cela pourrait être un artefact sur l'image. " Avec le soutien de Chris, Remi "a demandé un suivi spectroscopique et s'est rendu compte qu'il s'agissait à la fois d'une véritable lentille gravitationnelle et d'une découverte très importante, car la source de fond était très amplifiée et très éloignée."
Selon l'article, l'anneau inscrit un cercle «en forme de C» de 270 degrés dans une circonférence presque complète avec un rayon apparent d'un peu plus de 1 3/4 secondes d'arc - à peu près la taille de l'image «virtuelle» d'une étoile vue à haute puissance grâce à un petit télescope amateur. La galaxie des lentilles est un elliptique géant similaire à M87 dans l'amas Virgo-Coma. La lentille se trouve à environ 7 milliards d'années-lumière dans la direction de la constellation de Fornax (visible depuis l'hémisphère nord tempéré plus chaud et le ciel de l'hémisphère sud). La galaxie source présente un décalage vers le rouge de 3,77, ce qui suggère une distance de récession d'environ 11 BLY. La galaxie source et la lentille ont reçu la désignation FOR J0332-3557 3h32m59s, -35d57m51s et se trouvent à proximité de l'amas de galaxies Fornax - mais bien au-delà en termes d'espace réel.
Ce qui rend cette découverte si intéressante sur le plan astronomique, c'est le fait que la galaxie cristalline est très massive, se trouve dans une période de repos de naissance stellaire, se trouve à une si grande distance de la Terre et peut être isolée d'autres galaxies en grappes dans la sienne. paramètres régionaux spatiaux. Pendant ce temps, la galaxie source est nettement plus brillante (d'une magnitude stellaire absolue) que les autres galaxies à rupture de Lyman (galaxies qui décalent la rupture de Lyman à 912 angströms dans la partie visible du spectre), est pauvre en spectres de lignes d'émission et a récemment eu terminé un cycle de naissance rapide d'étoiles («starburst»). Tous ces facteurs combinés signifient que FOR J0332 pourrait fournir une multitude de données concernant la formation des galaxies avant l'époque inflationniste actuelle de l'Univers.
Selon l'équipe scientifique, «l'un des principaux problèmes de la formation des galaxies dans le cadre actuel de formation de la structure LCDM (Lambda Cold Dark Matter) est l'histoire de l'assemblage de masse des halos galactiques.» La pensée actuelle est que les galaxies accumulent de la masse de halo - cet énorme renflement sphérique de matière de faible luminosité entourant les noyaux galactiques - avant que la formation d'étoiles ne commence vraiment. Une façon d'étudier cette idée est de déterminer comment les rapports masse / lumière changent au fil du temps à mesure que les galaxies évoluent . Mais pour ce faire, vous devez échantillonner les masses et les luminosités du plus grand nombre de galaxies possible, d'une variété de types, sur la plus large gamme possible d'espace et de temps.
La découverte de FOR J0332 - et des trois autres objets d'anneaux d'Einstein partiels - aide les astronomes en ajoutant des exemples de galaxies normalement indétectables à de grandes distances. D'après l'article, «Divers levés profonds ont découvert différentes populations de galaxies, mais les critères de sélection ont produit des échantillons biaisés: les échantillons sélectionnés par UV et à bande étroite sont sensibles aux galaxies activement formatrices d'étoiles et biaisés contre les systèmes évolués au repos tout en étant inférieurs au millimètre et les levés dans le proche infrarouge sélectionnent respectivement des galaxies poussiéreuses étoilées et des galaxies très rouges. »
Quelles conclusions pouvons-nous tirer sur la base de cette découverte?
Remi souligne l'importance de cette découverte en disant: «La source amplifiée par la lentille est la galaxie avec la luminosité apparente la plus brillante jamais découverte à une telle distance. Il nous donnera des informations uniques sur les conditions physiques prévalant dans le milieu interstellaire lorsque l'univers n'avait que 12% de son âge actuel. La forme de la source est également très importante car elle donne la quantité de masse à l'intérieur de la lentille avec un décalage vers le rouge de z = 1. Seule une poignée d'anneaux d'Einstein ont été découverts à un tel décalage vers le haut. Il donnera une mesure importante de l'évolution de la masse des galaxies elliptiques au fil du temps. »
Écrit par Jeff Barbour
