Une « croix d'Einstein » récemment découverte révèle l'existence d'un halo géant de matière noire
Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein , la lumière se courbe autour des objets de grande masse, comme les galaxies. Cela provoque parfois un phénomène appelé lentille gravitationnelle , qui intensifie, amplifie et déforme la lumière provenant des objets situés derrière.
Dans de rares cas, une lentille gravitationnelle peut même diviser la lumière qui la traverse et la faire apparaître plusieurs fois. Ce phénomène est appelé « croix d'Einstein » en raison de la forme que forment ces répétitions de lumière divisées.
La croix d'Einstein G2237+0305 observée en septembre 1990 par le télescope spatial Hubble.
PHOTOGRAPHIE : NASA, ESA ET STSCIUne nouvelle croix d'Einstein a récemment été observée et décrite dans une publication scientifique. La découverte a été faite par une équipe de recherche de l' Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA), un télescope spatial situé dans le nord du Chili, à partir des données d'observation d'ALMA et d'autres télescopes. La lumière de la croix provient de HerS-3, une galaxie située à 11,6 milliards d'années-lumière, la lentille gravitationnelle étant générée par quatre galaxies géantes situées entre HerS-3 et la Terre. Ces galaxies géantes sont situées à environ 7,8 milliards d'années-lumière.
La lentille gravitationnelle divise non seulement la source lumineuse, mais l'amplifie également, permettant une vue détaillée de la source derrière la lentille. Grâce à cela, l'équipe affirme que HerS-3 semble être une galaxie brillante à sursauts d'étoiles – une galaxie en cours de formation stellaire explosive – et qu'elle s'est formée à une époque où la formation stellaire était à son apogée dans l'univers. HerS-3 possède également un disque incliné en rotation, du centre duquel du gaz jaillit à une vitesse effrénée, précise l'équipe.
« Grâce à ce télescope naturel, nous pouvons zoomer sur des régions 10 fois plus petites que la Voie lactée, à près de 12 milliards d'années-lumière, et ce faisant, déduire la matière cachée à la lumière de la vue », a déclaré Hugo Mesias, co-auteur de l'étude, dans un communiqué .
Un halo géant de matière noire révéléÀ première vue, la croix d'Einstein de HerS-3 semble avoir été créée uniquement par l'effet de lentille gravitationnelle généré par les quatre galaxies géantes situées entre HerS-3 et la Terre. Cependant, grâce à un modèle précis de lentille gravitationnelle, l'équipe a constaté que la masse observable de ces quatre galaxies géantes est insuffisante pour expliquer la disposition des cinq images de la croix : leur masse est tout simplement insuffisante pour produire l'effet visuel observé.
« La seule façon de reproduire la configuration remarquable que nous avons observée était d'ajouter un composant massif et invisible : un halo de matière noire au centre du groupe de galaxies », a déclaré l'auteur principal Pierre Cox, de l'Institut d'Astrophysique de Paris.
La lumière rougeâtre dans le cadre carré de droite est une version agrandie de la croix d'Einstein de HerS-3. Les objets brillants (G1-G4) dans le cadre de gauche sont les quatre galaxies géantes qui génèrent la lentille gravitationnelle. L'étoile jaune (DM) indique l'emplacement d'un halo massif de matière noire dans la population de galaxies incluant les quatre galaxies géantes.
PHOTOGRAPHIE : P. COX ET AL / ALMA (ESO/NAOJ/NRAO) / NOEMAUn halo de matière noire est une masse de matière noire qui s'est formée gravitationnellement. La masse de ce halo, qui affecte la lumière de HerS-3, est estimée à plusieurs milliards de fois celle du Soleil.
La matière noire est une matière dont l'existence est supposée dans l'espace, mais qui est invisible à la lumière visible ; on estime qu'elle représente environ 85 % de la masse totale de l'Univers. L'équipe de recherche espère que la croix d'Einstein formée par HerS-3 pourrait offrir un moyen unique d'étudier l'influence de la matière noire sur la formation des galaxies dans l'Univers primordial.
Cet article a été initialement publié sur WIRED Japan et a été traduit du japonais.
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