Où comment regarder dans un plat de lentilles
Où comment regarder dans un plat de lentilles
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Pour bien comprendre l’article de cette nuit il est bon de préciser les éléments de base.
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Nous avons pu souvent rencontrer au fil des notes les initiales SDSS pour Sloan Digital Sky Survey. Utilisant un télescope optique de 2,5 mètres aux États Unis, ce projet à pour vocation de rassembler sur un quart de la voûte céleste les images du ciel afin de dresser une carte tridimensionnelle de plus d’un million de galaxies et de quasars éloignés. Ce catalogue en cours d’élaboration est une source d’information très riche pour les astronomes. La première version SDSS 1 en 2005 a livré à la communauté scientifique les références de 200 millions d’objets célestes avec analyse spectrale de 675 000 galaxies, 90 000 quasars et 150 000 étoiles !
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Le SLACS (Sloan Lens ACS) est un autre projet qui combine les données fournies par le SDSS avec celles enregistrées en haute résolution par le télescope spatial Hubble pour étudier très précisément les lentilles gravitationnelles mises en évidence par le SDSS.
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Le phénomène des lentilles gravitationnelles a été prédit par Albert Einstein dans un article de 1936 comme conséquence théorique de sa thèse sur la relativité générale. A cette époque, aucun instrument d’observation n’était assez puissant pour prouver par les faits la véracité de ses conclusions. Il faudra attendre 1979 pour que la première lentille gravitationnelle soit découverte !
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Une lentille gravitationnelle ressemble assez au phénomène d’un mirage sur Terre mais se produisant sur des distances de plusieurs milliers d’années lumières ! Lorsque deux galaxies se trouvent précisément alignées par rapport à nous, le champs gravitationnel de la galaxie la plus proche déforme l’image de celle située en arrière plan sous forme d’arcs, voir même d’un anneau complet, dit « anneau d’Einstein ». Cliquez « ici » pour visionner une animation expliquant le phénomène des lentilles gravitationnelles, le texte est en anglais mais les images sont explicites. L’image grossie de la galaxie lointaine est ainsi jusqu’à 30 fois plus brillante que celle de l’originale.
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Une équipe internationale d’astronomes composée de Adam S. Bolton (University of Hawaï, Institute for Astronomy), Dr LVE Koopmans (Kapteyn Instituut, Groningen, Pays-Bas), Prof Tommaso Treu (University of California, Santa Barbara), Dr. Raphael Gavazzi (Institut d’Astrophysique de Paris), Dr. Leonidas A. Moustakas (JPL-Caltech) et le Dr. Scott Burles (MIT) voit deux articles présentant leurs principaux résultats, obtenus grâce au SLACS, publiés dans les livraisons d’août et de septembre d’Astrophysical Journal.
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Lentille gravitationnelle ; crédit image : A. Bolton (UH IfA), NASA, ESA
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Voici, à titre d’exemple, l’une des réalisations effectuées dans le cadre du SLACS. Pour l’anneau gravitationnel SDSSJ1430, la galaxie lointaine grossie est figurée en bleu entourant la galaxie du premier plan. La taille de l’image correspond à 6′ d’arc soit 300 fois plus petite que la pleine lune. Les petites images à gauche servent d’étalon. Celle du haut correspond à la galaxie éloignée si elle était vue directement sans effet de lentille, de même celle du centre pour la galaxie du premier plan, et enfin celle du bas à la galaxie éloignée déformée par l’effet de lentille.
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Les travaux des astronomes portent sur une analyse globale de 70 de ces lentilles.
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Tableau de 60 lentilles gravitationnelles ; crédit image : A. Bolton (UH IfA), NASA, ESA
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Plan large : 1 000 x 685 pixels
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Le tableau ci-dessus répertorie 60 des lentilles analysées par le SLACS. En jaune et rouge est figurée la galaxie d’avant-plan, en bleu la plus éloignée déformée par la lentille. En partant du haut à gauche, elles sont classées en fonction de leur distance croissante avec la Terre.
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Les calculs des scientifiques en combinant les données du SDSS et de Hubble ont permis de déduire les distances entre chaque paire de galaxies puis la masse des galaxies. Le rapport brillance-masse galaxie est important pour la connaissance globale de la masse de l’Univers. Les chercheurs tenant compte de la vitesse des galaxies peuvent envisager la quantité de matière noire (cette masse de matière baryonique, de particules physiques non encore identifiées et manquantes à l’observation) propre à chaque galaxie. Ils ont constaté que le rapport masse de matière noire-nombre des étoiles augmente systématiquement lorsque l’on passe d’une classe de galaxies moyennes à une classe de plus grandes galaxies.
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Source principale : University of Hawaï, Institute of Astronomy
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Pour en savoir plus :
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