Découverte d’une rare et spectaculaire « croix d’Einstein », déformant l’espace-temps

L’étude d’une équipe internationale d’astronomes a révélé une rare « Croix d’Einstein », une manifestation particulière de lentille gravitationnelle. Grâce à l’instrument spectroscopique Dark Energy, ils ont identifié et analysé cette configuration unique, nommée DESI-253.2534+26.8843. Les implications de cette découverte sont significatives, offrant un nouvel outil pour sonder les profondeurs de l’Univers, comprendre la distribution de la matière noire et potentiellement mesurer la constante de Hubble de manière plus précise.

Parmi les nombreux phénomènes qui peuplent l’Univers, la lentille gravitationnelle se distingue par sa capacité à déformer et à amplifier la lumière des objets distants, offrant ainsi une perspective unique sur les galaxies lointaines, dévoilant des aspects inexplorés de l’espace-temps.

Récemment, une équipe internationale d’astronomes a mis en lumière un exemple particulièrement rare et fascinant de ce phénomène : une « Croix d’Einstein », nommée DESI-253.2534+26.8843. Elle a été identifiée grâce à l’instrument spectroscopique Dark Energy, monté sur un télescope à l’Observatoire national de Kitt Peak. Ce motif distinctif, formé par la lumière d’une galaxie lointaine déviée et amplifiée par une galaxie plus proche, offre une fenêtre unique sur les profondeurs de l’Univers. Elle pourrait permettre de mieux comprendre la distribution de la matière noire à travers les différentes époques cosmiques. L’étude est disponible sur la plateforme arXiv.

La lentille gravitationnelle parfaite pour une croix cosmique

La lentille gravitationnelle est un phénomène qui illustre la manière dont la gravité peut influencer la lumière. Lorsqu’un objet massif, comme une galaxie ou un trou noir, se trouve entre un observateur et un objet lumineux distant, la gravité de l’objet massif peut dévier la lumière de passage (en courbant l’espace-temps environnant). C’est ce qu’Albert Einstein a prédit dans sa théorie de la relativité générale.

Lorsque la lumière de l’objet distant traverse cet espace-temps courbé, sa trajectoire est déviée, un peu comme un rayon de lumière qui passe à travers une lentille de verre. C’est pourquoi on parle de « lentille » gravitationnelle. En fonction de la masse de l’objet déviant et de l’alignement entre l’observateur, l’objet déviant et l’objet distant, la lumière peut être amplifiée et déformée de différentes manières.

Dans des cas particuliers, lorsque l’alignement est parfait, la lumière de l’objet distant peut être divisée en quatre images distinctes disposées en forme de croix. C’est ce qu’on appelle une « Croix d’Einstein ». Chacune de ces images est une représentation de l’objet distant, mais vue sous un angle différent. Cette configuration est extrêmement rare, car elle nécessite un alignement quasi parfait entre l’observateur, l’objet déviant et l’objet distant.

Analyse et modélisation révèlent les secrets de l’univers

L’analyse spectrale est une méthode clé en astronomie pour déterminer la distance des objets célestes. Elle consiste à étudier la lumière émise ou absorbée par un objet pour en déduire ses caractéristiques, comme sa composition chimique, sa température, sa densité, sa distance et sa vitesse relative. Dans le cas de la croix d’Einstein, l’équipe d’astronomes a utilisé cette technique pour analyser la lumière de chaque image de la galaxie distante.

En examinant le spectre de la lumière, les astronomes ont pu identifier des raies d’absorption ou d’émission spécifiques à certains éléments chimiques. Ces raies sont comme une empreinte digitale unique pour chaque élément. Cependant, en raison de l’expansion de l’univers, elles sont décalées vers le rouge, un phénomène connu sous le nom de décalage vers le rouge. Plus un objet est éloigné, plus son décalage vers le rouge est important. En mesurant ce décalage, les astronomes ont pu déterminer que la galaxie la plus éloignée se trouve à plus de 11,179 milliards d’années-lumière de nous. La galaxie principale, jouant le rôle de lentille, se situe à environ 5,998 milliards d’années-lumière de nous.

En outre, l’équipe a découvert une autre galaxie, plus faible, en avant-plan de l’une des images lenticulaires. Cette galaxie a été détectée par le biais de son influence gravitationnelle sur la lumière de la galaxie distante. En analysant son spectre, les astronomes ont pu déterminer qu’elle se trouve à environ 4,2 milliards d’années-lumière.

L’astronomie à travers les croix d’Einstein

Les croix d’Einstein permettent d’observer des galaxies lointaines qui, autrement, seraient de luminosité trop faible pour être détectées. Concrètement, ces galaxies existaient à une époque où l’univers était beaucoup plus jeune qu’aujourd’hui.

De plus, les croix d’Einstein peuvent nous aider à percer les mystères de la matière noire. Cette dernière est une forme de matière qui ne peut pas être détectée directement, mais dont l’existence est déduite de ses effets gravitationnels sur la matière visible. En étudiant la manière dont la lumière est déviée par une lentille gravitationnelle, les astronomes peuvent cartographier la distribution de la matière noire dans la galaxie de premier plan. Cela pourrait fournir des indices précieux sur la nature de la matière noire et sur la manière dont elle a influencé la formation des structures à grande échelle dans l’Univers.

Enfin, les croix d’Einstein pourraient également permettre de mesurer directement la constante de Hubble, qui décrit le taux d’expansion de l’Univers. Si une supernova se produit dans la galaxie distante, les différentes images de la supernova apparaissent à des moments différents en raison du temps supplémentaire que la lumière prend pour parcourir les chemins plus longs autour de la galaxie de premier plan. En mesurant ce délai temporel, les astronomes peuvent déduire la valeur de la constante de Hubble. Cette méthode pourrait fournir une mesure indépendante pouvant résoudre le problème actuel de la tension de Hubble, où différentes méthodes donnent des valeurs légèrement différentes pour la constante de Hubble.

Avec l’avènement de télescopes plus puissants et de techniques d’observation plus avancées, nous pouvons nous attendre à découvrir davantage de ces fascinantes croix d’Einstein.

Source : arXiv