Une équipe internationale d'astronomes a compilé la plus grande collection jamais vue de galaxies à «lentilles gravitationnelles», et leur étude a fourni des informations sur les masses des galaxies, y compris une inférence sur la quantité de matière noire. Le champ gravitationnel de la galaxie la plus proche déforme l'image de la galaxie la plus éloignée en plusieurs images en forme d'arc. Parfois, cet effet crée même un anneau complet, appelé «anneau d'Einstein». Les résultats de cette étude aident à trancher un débat de longue date sur la relation entre la masse et la luminosité dans les galaxies.
En utilisant la caméra avancée pour les levés sur le télescope spatial Hubble pour l'image de galaxies qui avaient été identifiées comme des galaxies de lentilles gravitationnelles par le Sloan Digital Sky Survey, l'équipe a pu mesurer les distances aux deux galaxies dans chaque ensemble de «lentilles», ainsi que mesurer les masses de chaque galaxie.
La lentille gravitationnelle crée un «mirage» d'un anneau, et les images de l'anneau d'Einstein peuvent être jusqu'à 30 fois plus lumineuses que ne le serait l'image de la galaxie lointaine en l'absence de l'effet de lentille. En combinant les données Hubble et Sloan dans l'enquête Sloan Lens ACS (ou SLACS), l'équipe a pu créer un modèle mathématique décrivant l'effet de lentille et utiliser ce modèle pour illustrer ce que nous verrions si nous pouvions supprimer l'effet de lentille.
"La collection de lentilles SLACS est particulièrement puissante pour la science", a déclaré Adam Bolton de l'Université d'Hawaï, auteur principal de deux articles décrivant ces derniers résultats. «Pour chaque lentille, nous avons mesuré les tailles apparentes des anneaux d'Einstein sur le ciel en utilisant les images de Hubble, et nous avons mesuré les distances aux deux galaxies de la paire alignée en utilisant des données Sloan. En combinant ces mesures, nous avons pu déduire la masse de la galaxie la plus proche. »
En considérant ces masses de galaxies ainsi que les mesures de leurs tailles, luminosités et vitesses stellaires, les astronomes du SLACS ont pu déduire la présence de «matière sombre» en plus des étoiles visibles dans les galaxies. La matière noire est le matériau mystérieux et invisible qui constitue la majorité de la matière dans l'univers. Et avec un si grand nombre de galaxies de lentilles sur une gamme de masses, ils ont constaté que la fraction de matière noire par rapport aux étoiles augmente systématiquement en passant de galaxies de masse moyenne à des galaxies de masse élevée.
Albert Einstein a prédit l'existence de lentilles gravitationnelles dans les années 1930, mais le premier exemple n'a été découvert qu'à la fin des années 1970. Depuis lors, de nombreux objectifs ont été découverts, mais leur potentiel scientifique a été limité par l'assortiment disparate d'exemples connus. L'enquête SLACS a considérablement changé cette situation en découvrant un seul échantillon large et uniformément sélectionné de galaxies à lentilles fortes. La collection SLACS promet de former la base de nombreuses autres études scientifiques.
Source des informations originales: Université d'Hawaï
