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    Quasars à lentille gravitationnelle

    (à gauche) Une image dans le proche infrarouge d'un quasar dont la lumière voyage depuis environ 10 milliards d'années et qui a été déformée par une galaxie intermédiaire en un ensemble réimagé (objectif gravitationnel) de quatre images du même quasar. Le cadre de droite montre la faible galaxie intermédiaire après soustraction des quatre images de quasar. Crédit :Anguita et al. 2018

    Le chemin de la lumière est courbé par la masse, un effet prédit par la théorie de la gravité d'Einstein, et lorsqu'une galaxie ou un amas massif se trouve le long de notre ligne de mire vers une galaxie plus éloignée, sa matière agira comme une lentille pour imager la lumière de cet objet. La lentille gravitationnelle dite forte crée une forte distorsion, images agrandies et souvent multiples d'une même source. (La lentille forte est distincte de la lentille faible qui se traduit par des formes légèrement déformées des galaxies d'arrière-plan.)

    Les quasars sont des galaxies avec des trous noirs massifs en leur cœur autour desquels de grandes quantités d'énergie sont rayonnées, plus que du reste de la galaxie hôte entière. Leurs luminosités permettent de voir les quasars à des distances cosmologiques et ils sont donc probablement des candidats à une forte lentille, avec quelques centaines de quasars à lentille gravitationnelle connus à ce jour. Ils ont fourni des informations précieuses non seulement sur les quasars et les lentilles, mais aussi sur la cosmologie puisque les chemins lumineux déformés des objets distants ont parcouru des distances cosmologiques.

    L'astronome du CfA, David James, était membre d'une grande équipe internationale à la recherche systématique de nouveaux quasars à lentille gravitationnelle. Ils ont utilisé l'enquête infrarouge WISE sur tout le ciel pour rechercher des candidats dont les couleurs infrarouges suggéraient qu'il s'agissait de galaxies avec des noyaux actifs (comme des quasars). Ils ont traité des images de ces candidats avec un algorithme sophistiqué à la recherche de preuves de leurs multiples composants, comme on pourrait s'y attendre d'un système à lentilles, puis suivi ce sous-ensemble avec des observations d'imagerie spectroscopiques et au sol utilisant une résolution spatiale plus élevée que WISE.

    Sur l'ensemble initial de cinquante-quatre candidats, ils en ont trouvé deux dont les spectres ont confirmé qu'il s'agissait de quasars à lentille gravitationnelle, une avec quatre sous-images et une avec deux, dont chacune des lumières voyage vers nous depuis environ dix milliards d'années. Les images de ces deux cas montraient également des traces de la galaxie lentille, une vérification importante de l'effet de lentille, bien que les galaxies étaient trop faibles pour obtenir des mesures de leurs distances. Les scientifiques ont également identifié sept autres objets susceptibles d'être des quasars doublés, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats.


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