Des astronomes découvrent une fascinante « Croix d’Einstein »

Une nouvelle découverte fascinante vient d’être faite par des astronomes: une rare « Croix d’Einstein », un phénomène optique qui dédouble et amplifie la lumière provenant des profondeurs de l’Univers. Ce phénomène, d’abord prédit par Albert Einstein en 1915, offre aux chercheurs une occasion unique d’étudier les objets les plus lointains.
Dans cette image, une galaxie elliptique au premier plan, située à environ 6 milliards d’années-lumière de la Terre, a déformé et quadruplé un faisceau lumineux provenant d’une galaxie en arrière-plan située à environ 11 milliards d’années-lumière.

Ce schéma, d’abord prédit par Albert Einstein en 1915, présente quatre taches de lumière bleue entourant le halo orange de la galaxie en premier plan. C’est une configuration rare que les astronomes étudient pour mieux comprendre l’Univers.

Il est fort probable que la lumière en arrière-plan provienne d’un quasar, une jeune galaxie dont le trou noir supermassif en son cœur engloutit d’énormes quantités de matière et émet suffisamment de rayonnement pour briller davantage que 1000 milliards d’étoiles les plus brillantes.

La théorie de la relativité générale d’Einstein décrit comment les objets massifs déforment l’espace-temps. La gravité n’est pas produite par une force invisible, c’est l’espace-temps lui-même qui se courbe et se déforme en présence de matière et d’énergie. Cette courbure de l’espace définit les règles de mouvement de l’énergie et de la matière. Même la lumière, qui voyage en ligne droite, suit une trajectoire déformée lorsqu’elle traverse une région fortement courbée de l’espace-temps, comme l’espace autour d’énormes galaxies, créant un halo.

Exemple de Croix d’Einstein, observé auparavant par le télescope spatial Hubble
Crédits: ESA/Hubble, NASA, Suyu et al.

L’aspect de ce halo dépend de la gravité de la galaxie et du point de vue de l’observateur. Ici, la Terre, la galaxie-lentille et le quasar sont alignés. Un alignement permettant de démultiplier quasi parfaitement la lumière du quasar, formant ce que l’on appelle un anneau d’Einstein.

Le dispositif de spectroscopie de l’énergie sombre, attaché au télescope de l’observatoire national de Kitt Peak en Arizona, a découvert cette lentille en 2021. Après sa découverte, les astronomes ont effectué des analyses supplémentaires avec l’instrument MUSE du VLT au Chili et ont confirmé qu’ils avaient découvert une Croix d’Einstein. Les astronomes ont identifié des centaines d’anneaux d’Einstein. Ces anneaux magnifient la lumière qu’ils courbent, ce qui peut améliorer les détails que les astronomes peuvent observer dans des galaxies très éloignées.

De plus, comme la courbure de la lumière dépend de la force du champ gravitationnel de l’objet qui la courbe, les anneaux d’Einstein peuvent servir d’échelle cosmique pour mesurer les masses des galaxies et des trous noirs. L’étude de la lumière lointaine se courbant autour de ces anneaux peut même aider les scientifiques à apercevoir des objets qui seraient autrement trop sombres pour être vus seuls, comme des trous noirs ou des exoplanètes errantes.