En service depuis 1990, Hubble est un explorateur cosmique hors pair. Dans le cadre de la nouvelle mission BUFFALO, le télescope spatial a livré une image spectaculaire de l’amas de galaxies Abell 370 et des milliers de galaxies visibles autour grâce au phénomène de lentille gravitationnelle généré par l’immense structure cosmique. Des données qui permettront de mieux comprendre l’évolution des galaxies lointaines et la dynamique de la matière noire.

La nouvelle mission du télescope Hubble, appelée Beyond Ultra-deep Frontier Fields And Legacy Observations (BUFFALO), est une mission de 101 orbites (160 heures d’observation) dont l’objectif est d’augmenter considérablement la zone d’observation couverte par les six Hubble Frontier Fields (HFF). Ces derniers sont tournés vers six amas de galaxies dans le but d’utiliser leur puissant champ gravitationnel comme des télescopes cosmiques afin d’étudier en détails les galaxies lointaines.

Sur le même sujet :

Découverte d’une galaxie lointaine, très lointaine !

Lorsqu’un corps très massif se trouve entre une source lumineuse lointaine et un observateur, son champ gravitationnel dévie tous les rayons lumineux passant à proximité, déformant les images de la source reçue par l’observateur dans sa ligne de visée. Ce phénomène, baptisé « lentille gravitationnelle » et prédit par la relativité générale, permet ainsi aux astrophysiciens d’observer des objets très lointains qui seraient ordinairement inaccessibles à l’observation. Il existe trois types de lentilles gravitationnelles, classées selon leur intensité : lentille gravitationnelle forte, lentille gravitationnelle faible et microlentille gravitationnelle.

lentille gravitationnelle champ gravitationnel

Illustration du phénomène de lentille gravitationnelle : les rayons lumineux en provenance d’une source lumineuse lointaine sont déviés par un corps massif se trouvant entre la source et l’observateur ; ce dernier reçoit des images déformées de la source, lui permettant ainsi d’observer des détails ordinairement impossibles à voir. Crédits : Wikimédia/Domaine public

En utilisant ce phénomène cosmique, la mission BUFFALO multiplie par 4 la zone d’observation couverte par les HFF. Cela permet aux scientifiques de cartographier de manière très détaillée la distribution de masse (ordinaire et matière noire) des six amas de galaxies afin d’en apprendre plus sur leur évolution et sur la dynamique de la matière noire.

BUFFALO permet également d’étudier quand et comment les galaxies les plus lumineuses se sont formées et de quelle façon la matière noire a contribué à la formation des galaxies les plus anciennes.

Abell 370, située à 4.1 milliards d’années-lumière dans la constellation de la Baleine, est l’un de ces amas de galaxies. En se servant de son puissant effet de lentille gravitationnelle, Hubble a été capable d’observer des milliers de galaxies lointaines situées en arrière-plan, qui échappent normalement à ses instruments longue-portée.

extension observation buffalo HFF

Cette image composite montre la nouvelle observation d’Abell 370 effectuée dans le cadre de la mission BUFFALO, et l’ancienne observation effectuée dans le cadre du programme HFF (zone externe à l’encadré rouge). La composition montre clairement l’extension de la zone d’observation apportée par BUFFALO. Crédits : NASA/ESA/A Koekemoer/M Jauzac/C Steinhardt/BUFFALO team

Les galaxies les plus brillantes en jaune-blanc sont gigantesques, et contiennent des centaines de milliards d’étoiles. Les galaxies bleutées, des galaxies spirales comme la Voie lactée, sont plus petites, avec des populations d’étoiles plus jeunes. Enfin, les galaxies jaunes les plus ternes sont d’anciennes galaxies avec des populations d’étoiles vieillissantes.

Les galaxies en arrière plan apparaissent comme des lignes lumineuses. La plus spectaculaire est sans doute la galaxie du Dragon (par ressemblance avec un dragon chinois), découverte en 2009, dont la tête est dirigée vers la gauche ; l’image est obtenue à partir de la combinaison de cinq images de la même galaxie spirale agrandie et étirée par la lentille gravitationnelle.

abell 370 hubble buffalo

L’image de l’amas galactique Abell 370 capturée par Hubble dans le cadre du projet BUFFALO révèle des milliers de galaxies lointaines grâce à l’effet de lentille gravitationnelle. Crédits : NASA/ESA/A Koekemoer/M Jauzac/C Steinhardt/BUFFALO team

Grâce à BUFFALO, les scientifiques peuvent ainsi étudier en détails ces galaxies lointaines étirées par Abell 370. C’est la mission que se sont donnés des astrophysiciens de l’Institut Niels Bohr (Danemark) et de l’université de Durham (Royaume-Uni), qui espèrent en apprendre plus sur la formation des galaxies les plus massives et lumineuses de l’Univers, ainsi que sur leur relation avec l’effet agrégateur de la matière noire, tel que décrit par le modèle cosmologique standard.

Notamment, l’objectif est d’étudier la rapidité avec laquelle ces galaxies ont pu se former dans les premiers 800 millions d’années après le Big Bang, et de mieux comprendre l’évolution des amas de galaxies ainsi que leur distribution de matière noire. Pour ce faire, il est nécessaire de pouvoir cartographier la matière noire.

Dans ce but, les lentilles gravitationnelles sont de puissants outils ; une fois la contribution du champ gravitationnel de la matière ordinaire soustrait, il ne reste que la contribution gravitationnelle de la matière noire.

abell 370 galaxies matiere noire

Zoom sur la galaxie du Dragon présente l’image de l’amas galactique Abell 370. Crédits : NASA/ESA/A Koekemoer/M Jauzac/C Steinhardt/BUFFALO team

En étudiant les galaxies révélées par Hubble, ainsi que l’amas galactique en lui-même, les astrophysiciens seront à même de mieux comprendre leur évolution et de cartographier la distribution de matière noire.

« En étendant la zone que nous cartographions autour de chaque amas, nous allons significativement améliorer nos estimations concernant l’amplification produite par les amas, une étape obligatoire pour étudier les galaxies distantes que BUFFALO va découvrir » explique Mathilde Jauzac, astrophysicienne au Centre d’Astronomie Extragalactique de l’université de Durham. « En outre, BUFFALO nous permettra de cartographier précisément la distribution de matière noire dans ces amas massifs, et ainsi de reconstituer leur évolution, une pièce toujours manquante dans les modèles d’évolution actuels ».

Source : Université de Durham

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.

Ce site utilise Akismet pour réduire les indésirables. En savoir plus sur comment les données de vos commentaires sont utilisées.

definition galaxie grande structure Une galaxie est une grande structure cosmique composée d'un assemblage d'étoiles, de gaz et de poussières. Il en existe plusieurs types, classés selon leur masse et leur morphologie, formées à différentes... [...]

Lire la suite

annee lumiere distance astronomieL'année-lumière est une unité de longueur utilisée pour exprimer des distances astronomiques. Elle est définie par l'Union Astronomique Internationale (UAI) comme la distance parcourue par la lumière dans le vide pendant une année julienne (365.25 jours). Elle vaut environ... [...]

Lire la suite