Récemment, une équipe internationale d’astronomes a fait une découverte fascinante : deux galaxies alignées d’une manière unique agissent ensemble comme une lentille gravitationnelle composée. Ce phénomène rare offre une nouvelle perspective sur l’astronomie et pourrait permettre des avancées significatives dans notre compréhension de l’Univers.
Qu’est-ce qu’une lentille gravitationnelle ?
La lentille gravitationnelle est un phénomène fascinant qui découle de la relativité générale d’Albert Einstein, une théorie qui explique comment la gravité fonctionne dans l’Univers. Selon cette théorie, la gravité n’est pas simplement une force qui attire les objets, comme l’a suggéré Isaac Newton. Elle est en réalité une déformation de l’espace-temps causée par la présence de masses importantes, comme les étoiles, les planètes ou encore les galaxies.
En d’autres termes, l’espace-temps, la structure qui compose l’Univers, n’est pas une toile fixe. Lorsqu’un objet massif, comme une galaxie ou un amas de galaxies, est présent, il crée une courbure dans l’espace-temps autour de lui, un peu comme une balle placée au centre d’un trampoline. Cette courbure influe sur tout ce qui se trouve autour, y compris la lumière.
La lumière suit en effet toujours les courbes de l’espace-temps, ce qui signifie que lorsque des rayons lumineux traversent une région du cosmos où la gravité d’une grande masse est présente, leur trajectoire est déviée. Ce phénomène peut être comparé à l’effet d’une lentille optique, comme une loupe. Lorsque la lumière passe près d’un objet massif (comme une galaxie), cette déformation de l’espace-temps agit comme une lentille géante qui courbe la lumière et la focalise, permettant ainsi de voir des objets situés derrière la galaxie même s’ils sont trop loin pour être observés directement.
Cela peut produire aussi des distorsions d’image : les astronomes peuvent voir plusieurs images d’un même objet lointain, comme un quasar, qui apparaissent déformées et étendues en arcs ou en cercles. Ces images peuvent être aussi éclatées en plusieurs répliques de l’objet original. Cela crée alors un effet visuel surprenant et permet aux scientifiques d’étudier des objets très éloignés qui seraient autrement invisibles.
Une lentille composée : deux galaxies qui agissent ensemble
Jusqu’ici, les astronomes avaient observé des galaxies individuelles qui agissaient comme des lentilles gravitationnelles, mais ces événements étaient relativement simples à comprendre. Récemment, des astronomes ont toutefois identifié deux galaxies qui agissaient ensemble comme une lentille composée.
L’alignement parfait de ces deux galaxies depuis notre point de vue crée une lentille gravitationnelle encore plus complexe. Ce phénomène se produit lorsque deux galaxies massives sont positionnées de manière à ce que leur gravité se combine pour déformer la lumière d’un objet lointain, ici un quasar, de façon encore plus marquée.
Le système observé, dénommé J1721+8842, a d’abord été interprété comme étant l’effet d’une seule galaxie elliptique qui courbait la lumière d’un quasar situé derrière elle. Cependant, en étudiant les données pendant deux ans, les astronomes ont remarqué des anomalies : plusieurs points lumineux semblaient être des copies de la même source lumineuse et après une analyse plus poussée, ils ont confirmé que ces points provenaient bien du même quasar. Cette observation a poussé les chercheurs à émettre l’hypothèse que deux galaxies pouvaient être responsables de l’effet de lentille.
Le rôle crucial du télescope James Webb
Pour confirmer cette hypothèse, les astronomes ont utilisé les données du télescope spatial James Webb. Ce télescope, plus puissant que ses prédécesseurs, a permis aux chercheurs d’observer des détails plus fins et d’affiner leur modèle. En examinant les images obtenues, ils ont alors découvert un anneau rougeâtre qu’ils pensaient initialement être un anneau d’Einstein, un type de déformation lumineuse typique des lentilles gravitationnelles. En réalité, cet anneau était la signature d’une seconde galaxie qui intervenait dans l’effet de lentille.
Ce niveau de détail a permis aux chercheurs de reconstruire un modèle informatique qui confirme que les deux galaxies en interaction gravitationnelle créaient une lentille gravitationnelle composée, un phénomène très rarement observé. Cela ouvre ainsi de nouvelles perspectives pour les astronomes, car une lentille composée permet de mieux étudier des objets lointains qui seraient autrement impossibles à analyser en détail.
Une découverte aux implications majeures
Cette découverte a des implications importantes pour la cosmologie. Tout d’abord, elle offre un outil puissant pour l’étude des objets lointains, comme les quasars. La déformation de la lumière permet en effet de grossir et de mieux comprendre ces objets situés à des milliards d’années-lumière de la Terre, bien au-delà de ce que les télescopes actuels peuvent observer directement.
De plus, cette observation pourrait aider à résoudre un débat scientifique de longue date sur la constante de Hubble, une valeur clé utilisée pour mesurer l’expansion de l’Univers. L’alignement précis de deux galaxies en lentille gravitationnelle pourrait fournir de nouvelles informations qui permettraient de calculer cette constante de manière plus fiable. Cela réduirait ainsi les incertitudes sur la vitesse à laquelle le cosmos se dilate.
