Le télescope James-Webb découvre le premier « zigzag d’Einstein » 

Des scientifiques ont récemment confirmé un phénomène longtemps théorisé : le « zigzag d’Einstein ». Ce phénomène se produit lorsque la lumière provenant d’un objet situé dans le cosmos lointain traverse deux zones distinctes d’espace-temps déformé. Pour la première fois, des astronomes ont découvert un exemple de ce phénomène grâce aux données du télescope spatial James-Webb (JWST). Selon les experts, cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour résoudre des énigmes cosmologiques fondamentales.

Les premières observations 

En 2018, des astronomes ont repéré un quatuor de points lumineux identiques à des milliards d’années-lumière, nommé J1721+8842. Initialement, ces points ont été interprétés comme des images d’un seul quasar – le noyau brillant d’une galaxie contenant un trou noir actif – reproduites par un effet connu sous le nom de lentille gravitationnelle.  

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La lentille gravitationnelle, prévue par Albert Einstein en 1915 dans sa théorie de la relativité générale, se produit lorsque la lumière d’un objet lointain est déviée par l’immense gravité d’une galaxie ou d’un amas de galaxies. Ce processus peut générer des images multiples ou des halos lumineux, appelés anneaux d’Einstein. 

Cependant, en 2022, de nouvelles observations ont révélé deux points lumineux supplémentaires et un faible anneau rouge autour de J1721+8842. Les chercheurs ont pensé que l’affichage lumineux suggérait un quasar binaire, c’est-à-dire une paire de quasars proches qui ont été clonés trois fois, plutôt qu’un quasar unique qui a été copié six fois.

Le phénomène du « zigzag d’Einstein » 

Mais dans une étude récente, les scientifiques ont utilisé les nouvelles données du JWST pour réanalyser J1721+8842. Les chercheurs ont confirmé que ces six points proviennent d’un seul quasar, dont la lumière a été déformée par deux galaxies massives situées à des distances différentes. En outre, les scientifiques ont découvert que le faible anneau d’Einstein visible sur les photos les plus récentes était dû au fait que les points brillants nouvellement révélés étaient concentrés autour d’un second objet gigantesque plus éloigné du premier. 

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Les chercheurs ont démontré qu’il y a un léger retard dans le temps nécessaire pour que les deux copies d’images les plus faibles nous parviennent après deux ans de surveillance des courbes de lumière de chaque point lumineux. Cela suggère que la lumière de ces copies doit voyager plus loin que celle des quatre autres points lumineux.

Ce double phénomène de lentille a produit une trajectoire en zigzag pour la lumière, donnant son nom au « zigzag d’Einstein », ont déclaré les chercheurs. Cette configuration rare révèle comment la lumière voyage dans un espace-temps déformé.  

Une lumière sur la cosmologie 

Les objets soumis à une lentille gravitationnelle, comme les anneaux d’Einstein, sont des trésors pour les cosmologistes. Ils permettent d’étudier la masse des galaxies, révélant des indices sur des mystères tels que la matière noire et l’énergie noire. En ce sens, le JWST est un outil inégalé. Cependant, ces observations ont mis en évidence des incohérences dans notre compréhension de l’Univers. L’une des plus pressantes est la « tension de Hubble », un désaccord sur la vitesse d’expansion de l’Univers. Différentes méthodes de mesure produisent des résultats divergents.  

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Le « zigzag d’Einstein » pourrait être la clé pour résoudre cette tension. Grâce à sa configuration unique, il permet une mesure précise de la constante de Hubble, ainsi que de la densité d’énergie noire dans une région spécifique de l’espace. Ces données, une fois combinées, pourraient clarifier les mécanismes sous-jacents à l’expansion cosmique.  

Thomas Collett, astrophysicien à l’université de Portsmouth, souligne que cette découverte pourrait confirmer ou réfuter la compatibilité du taux d’expansion de l’Univers avec nos modèles actuels. Cependant, il estime qu’il faudra encore un an ou plus pour analyser pleinement ces données. Par ailleurs, James-Webb observe de mystérieuses structures au-dessus de la Grande Tache rouge de Jupiter.