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Une équipe internationale d'astronomes, conduite par un chercheur du CNRS et une astronome de l'Université d'Heidelberg, a découvert un large échantillon de lentilles fortes (arcs gravitationnels et images multiples) à partir d'images du télescope NASA/ESA Hubble Space Telescope. Ce nouvel échantillon est constitué de 67 lentilles fortes autour de galaxies elliptiques et lenticulaires brillantes. Ce nouveau catalogue démontre la diversité des lentilles gravitationnelles dans l'Univers. Si l'échantillon observé est représentatif, près d'un demi-million de lentilles fortes seraient présentes sur toute la voûte céleste. A terme, l'étude des lentilles gravitationnelles apportera d'importantes précisions sur la distribution de la matière noire dans l'Univers.
Quelques images prises avec le satellite Hubble où l'on voit
apparaître les effets gravitationnels
A partir de cette nouvelle découverte, l'équipe de chercheurs va pouvoir mesurer avec précision la masse des galaxies elliptiques, et mesurer la contribution des grandes structures dans la formation de ces images gravitationnelles. Parmi les nouvelles lentilles identifiées, les plus impressionnantes d'entre elles montrent les images distordues et allongées d'une ou deux galaxies lointaines. Au moins quatre de ces systèmes ont un anneau d'Einstein, c'est-à-dire une image complètement circulaire qui apparaît lorsque la galaxie lointaine, la galaxie massive qui agit comme lentille, et le télescope Hubble sont parfaitement alignés.
Les astronomes ont utilisé une méthode peu orthodoxe pour identifier ces incroyables lentilles naturelles de l'Univers. Tout d'abord, ils ont sélectionné un échantillon de galaxies à partir d'un catalogue comprenant près de 2 millions de galaxies. "Après cela, nous avons dû inspecter chaque image du champ COSMOS (1) à la recherche de lentilles gravitationnelles fortes" nous dit Cécile Faure. Finalement une série de tests a été effectuée afin de juger si l'image de la galaxie lointaine et la galaxie lentille étaient bien des objets différents, et non une seule galaxie avec une forme complexe. "A partir de cet échantillon constitué "à l'oeil nu", nous allons calibrer des logiciels robots qui permettront de découvrir de nouvelles lentilles fortes dans les images d'archives du télescope Hubble" ajoute Jean-Paul Kneib.
Ce nouveau résultat confirme que l'Univers est rempli de lentilles gravitationnelles fortes. Une extrapolation de ce résultat sur l'ensemble du ciel permet de prévoir l'existence de près d'un demi-million de lentilles fortes! L'étude de ces lentilles va permettre aux astronomes d'étudier la distribution de matière sombre au sein des galaxies lentilles. Lorsque le nombre de lentilles gravitationnelles découvertes sera suffisamment important, les astronomes pourront recenser avec une très grande précision toute la matière présente dans l'Univers et confronter le résultat issu de leurs observations avec les modèles cosmologiques.
Voir une animation présentant un des arcs gravitationnels. (.mov, 10.87 Mo)
Note:
(1) Le télescope NASA/ESA Hubble a récemment achevé des observations faisant partie de la grande campagne destinée à étudier une région d'environ 2 degrés carrés du ciel (9 fois la surface de la lune) à partir de plusieurs télescopes spatiaux et au sol. Ce projet observationnel dénommé "COSMOS", mené par Nick Scoville à Caltech, utilise en premier lieu des observations faites à partir des télescopes Hubble, mais également toute une série d'observations complémentaires réalisée avec les grands télescopes mis à disposition des astronomes (depuis l'espace avec: Spitzer, XMM-Newton et Chandra mais aussi a partir du sol avec le Very Large Telescope (VLT), le télescope Canada-France-Hawaii (TCFH), Subaru et bien d'autres encore).
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