L'une des prédictions d'Einstein à partir de la relativité générale était que la gravité pouvait déformer l'espace lui-même et potentiellement, agir comme une lentille. En 1979, cet effet a été découvert à des distances beaucoup plus grandes lorsque les astronomes ont découvert qu'il déformait l'image d'un quasar éloigné, en faisant apparaître un comme deux. Plusieurs autres cas de ce type ont été découverts depuis, mais ces cas de lentilles gravitationnelles se sont révélés difficiles à trouver. Leur recherche a eu un faible taux de réussite dans lequel moins de 10% des candidats sont confirmés comme lentilles gravitationnelles. Mais une nouvelle méthode utilisant les données d'Herschel pourrait aider les astronomes à découvrir beaucoup plus de ces rares occurrences.
Le télescope Herschel est l'un des nombreux télescopes spatiaux actuellement utilisés et explore la partie du spectre allant de l'infrarouge lointain au régime submillimétrique. Une partie de sa mission est de produire une grande étude du ciel, ce qui donnera lieu au projet Herschel ATLAS qui prendra des images profondes de plus de 550 degrés carrés du ciel.
Bien que Herschel explore cette partie du spectre électromagnétique de manière beaucoup plus détaillée que ses prédécesseurs, à bien des égards, il n'y a pas grand-chose à voir. Les étoiles n'émettent que très faiblement dans cette gamme. Les cibles les plus prometteuses sont les gaz chauds et les poussières qui sont de meilleurs émetteurs, mais aussi beaucoup plus diffuses. Mais c'est cette combinaison de faits qui permettra à Herschel de découvrir potentiellement de nouveaux verres avec une efficacité améliorée.
La raison en est que, bien que les galaxies manquent d'émissions fortes dans ce régime dans l'univers moderne, les galaxies anciennes ont beaucoup plus dégagé depuis les 4 premiers milliards d'années. Pendant ce temps, de nombreuses galaxies étaient dominées par la poussière chauffée par la formation d'étoiles. Mais en raison de leur distance, eux aussi devrait soyez faible… À moins qu'une lentille gravitationnelle ne vous gêne. Ainsi, la majorité des petites sources ponctuelles de la collection ALTAS sont probablement des galaxies à lentilles. Comme l'explique le Dr Mattia Negrello, de l'Open University et chercheur principal de l'étude, «La grande percée est que nous avons découvert que bon nombre des sources les plus brillantes sont grossies par des lentilles, ce qui signifie que nous n'avons plus à nous fier à la des méthodes inefficaces pour trouver des lentilles utilisées aux longueurs d'onde visible et radio. »
 |
| Ces panneaux montrent un zoom de l'un des objectifs, avec des images haute résolution de Keck (lumière optique, bleu) et du réseau submillimétrique (lumière submillimétrique, rouge). Crédits image: ESA / NASA / JPL-Caltech / Keck / SMA |
Déjà, cette nouvelle technique a trouvé au moins cinq candidats solides. Un article, qui sera publié dans le numéro actuel de Science en discute. Chacun d'eux a reçu des observations de suivi du spectromètre Z-Spec de l'Observatoire submillimétrique du California Institute of Technology. Le plus éloigné de ces objets, étiqueté ID81, montrait qu'une ligne spectrale IR proéminente avait un décalage vers le rouge de 3,04, le mettant à une distance de 11,5 milliards d'années-lumière. De plus, chaque système a montré le profil spectral de la galaxie de premier plan, démontrant que la lumière combinée reçue était en effet deux galaxies et que la composante lumineuse était une lentille gravitationnelle.
Cette méthode d'utilisation de lentilles gravitationnelles permettra à l'équipe Herschel de sonder des galaxies lointaines en détail jamais atteintes auparavant. Comme avec tous les télescopes, des longueurs d'onde d'observation plus longues entraînent une résolution moindre, ce qui signifie que, même si l'un des systèmes distants devait être divisé en parties distinctes, Herschel ne serait pas en mesure de les résoudre. Mais le fait que nous puissions les voir signifie que leurs signatures spectrales des galaxies dans leur ensemble peuvent encore être étudiées. En outre, comme l'a noté le professeur Steve Eales de l'Université de Cardiff et l'autre responsable de l'enquête: «Nous pouvons également utiliser cette technique pour étudier les lentilles elles-mêmes.» Ce potentiel pour explorer la masse des galaxies voisines peut aider les astronomes à comprendre et à contraindre l'énigmatique matière noire qui représente environ 80% de la masse de notre univers.
La Dre Loretta Dunne de l'Université de Nottingham et co-dirigeante de l'enquête Herschel-ATLAS ajoute: «Ce que nous avons vu jusqu'à présent n'est que la pointe de l'iceberg. Les enquêtes à grande échelle sont essentielles pour trouver ces événements rares et étant donné que Herschel n'a couvert qu'un trentième de la zone Herschel-ATLAS jusqu'à présent, nous nous attendons à découvrir des centaines de lentilles une fois que nous aurons toutes les données. Une fois trouvé, nous pouvons sonder le premier univers aux mêmes échelles physiques que dans les galaxies voisines. »
