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L’héritage scientifique d’Albert Einstein continue d’illuminer la compréhension de l’Univers. L’une de ses prédictions les plus étonnantes, les « croix d’Einstein », s’est récemment matérialisée dans une image captivante. Ces phénomènes astrophysiques extraordinaires, résultant de la déformation de la lumière due à la gravité, sont devenus des outils précieux pour examiner les galaxies lointaines et pour sonder les mystères cachés de l’espace-temps.
La prédiction visionnaire d’Einstein
Il s’agit d’un phénomène rare et fascinant qui se produit lorsque la lumière provenant d’un objet très éloigné est courbée et amplifiée par la gravité d’un objet plus proche, ce que l’on appelle une lentille gravitationnelle. Cela crée une illusion d’optique dans laquelle l’objet éloigné apparaît dans plusieurs images autour de l’objet proche créant une croix d’Einstein. Ce phénomène a été prédit par Albert Einstein en 1915 avec sa théorie de la relativité générale.
Des astronomes ont utilisé deux instruments puissants pour détecter et analyser ce croisement d’Einstein. Le premier est le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), installé sur le télescope du Kitt Peak National Observatory en Arizona. Il a permis de découvrir la lentille en 2021, en scannant le ciel à la recherche de sources lumineuses inhabituelles.
Le second est le Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE), situé sur le Very Large Telescope au Chili. Il a permis de confirmer et de caractériser le phénomène, en mesurant le spectre de la lumière émise par les différentes images. Les chercheurs ont également utilisé GIGA-Lens, un cadre de simulation de puissantes lentilles gravitationnelles, pour la modélisation. Cela leur a permis d’analyser rapidement et précisément les caractéristiques du système.
Un regard intrigant à travers l’Univers
L’objet proche est une galaxie elliptique, c’est-à-dire une galaxie dont la forme est allongée et aplatie. Elle se trouve à environ 6 milliards d’années-lumière de la Terre. Agissant comme une lentille gravitationnelle, elle a déformé et focalisé la lumière émise par une galaxie éloignée à environ 11 milliards d’années-lumière de la Terre.
Ce phénomène a créé un motif étonnant de quatre taches lumineuses bleues entourant l’éclat orangé de la galaxie lentille. L’objet lointain est un quasar, c’est-à-dire une galaxie jeune et active, dont le noyau est alimenté par un trou noir supermassif. Ce trou noir avale énormément de matière, ce qui crée un disque de gaz très chaud et très brillant autour de lui. Le nom combiné du système est DESI-253.2534+26.8843.
La théorie de la relativité générale d’Einstein décrit la déformation de l’espace-temps causée par des objets massifs. Bien que la lumière voyage en ligne droite, elle suit également des régions très courbes de l’espace-temps, comme la zone autour des galaxies massives, où elle s’enroule autour de la galaxie et s’étale dans un halo. L’attraction gravitationnelle de la galaxie et le point de vue de l’observateur déterminent l’apparence de ce halo. Dans le cas présent, la galaxie lentille et le quasar sont disposés le long d’un « anneau d’Einstein » afin de reproduire parfaitement la luminosité du quasar.
L’exploration cosmique à travers les anneaux d’Einstein
Les croix d’Einstein ne sont pas seulement des merveilles visuelles, elles sont des outils cruciaux pour les astronomes. En amplifiant et en déformant la lumière des objets distants, ces phénomènes fournissent aux chercheurs des détails précieux sur les galaxies éloignées.
La lumière émise par ces galaxies lointaines, souvent des quasars aux trous noirs supermassifs voraces, est courbée et révèle des informations sur les champs gravitationnels qui la modèlent. Grâce à cette distorsion, les astronomes peuvent non seulement examiner les galaxies elles-mêmes, mais aussi mesurer la masse des objets massifs qui agissent comme des lentilles.
De plus, cette courbure peut mettre en lumière des objets autrement invisibles, tels que des exoplanètes errantes ou des trous noirs sombres. Les anneaux d’Einstein se présentent donc comme des fenêtres uniques sur le cosmos, révélant des informations cruciales sur la physique de l’Univers et sur les mystères inexplorés qui y résident.