Le terme «lentille gravitationnelle» est devenu très courant. Cet effet, qui se produit lorsque la lumière d’un objet d’arrière-plan, comme une galaxie, est agrandie et éclairée lorsqu’elle rencontre un champ gravitationnel massif, disons d’un groupe de galaxies, sur le chemin de la Terre. La lentille gravitationnelle peut rendre visible des objets impossibles à voir et offre une fenêtre dans l’univers très éloigné. Il s’avère également que la lentille gravitationnelle est responsable de nombreuses, voire de toutes, des galaxies infrarouges les plus brillantes que l’on voit dans le ciel.
James Lowenthal of Smith College a fait l’annonce mardi après-midi lors d’une conférence de presse lors de la 230e réunion de la American Astronomical Society, qui a lieu à Austin, au Texas. Lowenthal et ses collaborateurs s’intéressent à l’étude des galaxies appelées galaxies infrarouges ultra-lumineuses, ou ULIRGS, qui subissent d’énormes boums de formation d’étoiles dans l’univers lointain. Cependant, la formation d’étoiles produit de la poussière comme un résultat naturel; Parce que ces galaxies sont poussiéreuses, une grande partie de leur lumière optique est cachée et retraitée par la poussière, qui réémette la lumière à des longueurs d’ondes plus longues: l’infrarouge. Comprendre pourquoi ces galaxies subissent une formation d’étoiles aussi intense est essentiel pour créer une image plus complète de l’évolution de la galaxie dans le temps.
Le groupe de Lowenthal a commencé avec les données prises par le satellite Planck, qui a été lancé pour cartographier le fond cosmétique des micro-ondes du Big Bang. Mais parce que le satellite a observé le ciel dans les longueurs d’onde infrarouge et sous-millimétrique, il a également été capable de repérer les galaxies infrarouges lumineuses. À partir de ces données, l’équipe de Lowenthal a rassemblé un échantillon de 31 des sources les plus brillantes – certaines des « galaxies infrarouges les plus brillantes de l’univers », a déclaré Lowenthal lors de la conférence de presse. Ces sources sont des galaxies formant des étoiles qui existaient entre 8 et 11,5 milliards d’années passées, produisant des étoiles à raison de 1000 fois ou plus celle du taux actuel de formation de la voie lactée (environ une masse solaire par an). En fait, ils sont si actifs que « ils ne sont pas seulement ULIRGS, ils sont 10 ou 100 fois le seuil ULIRG », a déclaré Lowenthal. « Ce sont vraiment les objets les plus lumineux dont nous connaissons ».
Ils ont suivi leur échantillon en examinant les données prises avec l’Observatoire de l’espace Herschel de l’ESA et le Very Large Array. Enfin, ils ont utilisé le grand télescope millimétrique pour observer leur échantillon de galaxie pour mesurer leurs distances.
Mais parce que l’observation dans des longueurs d’ondes plus longues réduit la résolution ou la netteté des données, l’équipe manquait encore d’informations sur la nature de ces galaxies. En particulier, il était encore difficile de dire pourquoi ils formaient des étoiles à des taux aussi élevés. Ils se sont ensuite tournés vers le télescope spatial Hubble (TVH); Alors que les galaxies ULIRG n’émettent généralement pas beaucoup de lumière optique car elles sont obscures par la poussière, ces galaxies sont si extrêmes qu’elles émettent encore assez pour que Hubble la récupère.
Maintenant, les 11 premiers de 31 ont été imagés par la TVH, et le résultat est déjà étonnant: ces galaxies sont toutes gravitatrices. « Ils ont renversé nos chaussettes », a déclaré Lowenthal. « Cela a été une boîte à trésor, une boîte à bijoux de nouvelles images fraîches. Et l’un après l’autre, vous voyez … des lentilles gravitationnelles en abondance. »
Qu’est-ce que ça veut dire? Ces galaxies sont toutes plus brillantes et plus grandes par la présence de grappes de galaxies contenant d’énormes quantités de masse entre l’ULIRG et la Terre. Au moins huit des images montrent les anneaux d’Einstein, un artefact de lentilles qui peut frotter la galaxie éloignée dans une forme circulaire en raison de la géométrie de visionnement. Lowenthal l’a comparé à regarder une bougie à travers un verre de vin tenu longtemps. Si le verre est incliné juste à droite, l’image de la bougie se faufile dans un cercle.
« Nous avons ajouté de manière significative à la liste totale des lentilles gravitationnelles connues sans même essayer », a déclaré Lowenthal. « Nous ne sommes pas allés chercher des lentilles gravitationnelles. Nous avons entrepris d’étudier des galaxies de Starburst éloignées et poussiéreuses. Mais il s’avère que les plus brillants sont tous gravités.
Ces images à lentilles montrent également «beaucoup plus de détails» que les images capturées avec d’autres instruments. Et malgré les images déformées créées par les lentilles, l’équipe de Lowenthal peut utiliser ces nouvelles images plus claires pour reconstruire les galaxies, dit-il, déchiffrer la véritable forme et la nature des galaxies d’arrière-plan. Et nous pouvons le faire avec une meilleure précision que nous le pouvions auparavant. »
Ce détail sans précédent permettra aux astronomes d’approfondir les mécanismes responsables de la formation d’étoiles de ces galaxies sur des échelles plus petites dans la galaxie elle-même, aussi petites que 10 à 100 années-lumière. À l’heure actuelle, il existe deux théories derrière de telles énormes explosions d’activité de formation d’étoiles dans l’univers lointain: les fusions entre galaxies qui excitent le matériau en formant des étoiles et les gaz froids inondent en galaxies du milieu intergalactique pour alimenter la formation d’étoiles. Dans les galaxies voisines, le premier est responsable, mais dans ces galaxies plus éloignées, la question demeure. L’information nécessaire pour discerner entre les deux idées pourrait être trouvée dans ces galaxies à lentille gravitationnelle.
Lowenthal a conclu la conférence de presse en montrant aux participants un aperçu de la plus récente image qu’il avait reçue lors de la conférence. Et, tout comme les autres dans son échantillon: « C’est un autre », at-il dit, alors que l’image apparaissait sur l’écran pour la confirmer. « C’est une autre lentille gravitationnelle spectaculaire. »
La Source: http://bit.ly/2sGcGPY
