Grâce à une image amplifiée produite par une lentille gravitationnelle, et le Gran Telescopio CANARIAS, une équipe de scientifiques de l'Université polytechnique de Carthagène et de l'Instituto de Astrofísica de Canarias ont découvert l'une des galaxies les plus brillantes connues de l'époque où l'univers avait 20 pour cent de son âge actuel.

Selon la théorie de la relativité générale d'Einstein lorsqu'un rayon de lumière passe à proximité d'un objet très massif, la gravité de l'objet attire les photons et les dévie de leur trajectoire initiale. Ce phénomène, connu sous le nom de lentille gravitationnelle, est comparable à celui produit par les lentilles sur les rayons lumineux, et agit comme une sorte de loupe, changer la taille et l'intensité de l'image apparente de l'objet original.

En utilisant cet effet, une équipe de scientifiques de l'Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC) dirigée par le chercheur Anastasio Díaz-Sánches de l'Université polytechnique de Cartagena (UPT) a découvert une galaxie très lointaine, à quelque 10 milliards d'années-lumière, environ mille fois plus lumineux que la Voie lactée. C'est la plus brillante des galaxies submillimétriques, appelés ainsi en raison de leur très forte émission dans l'infrarouge lointain. Pour le mesurer, ils ont utilisé le Gran Telescopio Canarias (GTC) de l'observatoire Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma).

« Grâce à la lentille gravitationnelle », note Anastasio Díaz Sánchez, chercheur à l'UPCT et premier auteur de l'article " produit par un amas de galaxies entre nous et la source, qui agit comme s'il s'agissait d'un télescope, la galaxie apparaît 11 fois plus grande et plus lumineuse qu'elle ne l'est en réalité, et apparaît sous forme de plusieurs images sur un arc centré sur la partie la plus dense de l'amas, qui est connu comme un « anneau Einstein ». L'avantage de ce type d'amplification est qu'il ne déforme pas les propriétés spectrales de la lumière, qui peut être étudié pour ces objets très éloignés comme s'ils étaient beaucoup plus proches".

Pour trouver ces galaxies, dont la découverte a été récemment publiée dans un article du Lettres de revues astrophysiques , une recherche de tout le ciel a été effectuée, combiner les bases de données des satellites WISE (NASA) et Planck (ESA) afin d'identifier les galaxies submillimétriques les plus brillantes. C'est léger, amplifié par un amas de galaxies beaucoup plus proche agissant comme une lentille, forme une image qui apparaît beaucoup plus grande qu'elle ne devrait, et grâce à cet effet, ils ont pu caractériser sa nature et ses propriétés par spectroscopie à l'aide du GTC.

Former des étoiles à grande vitesse

La galaxie est remarquable pour avoir un taux élevé de formation d'étoiles. Il forme des étoiles au rythme de 1000 masses solaires par an, par rapport à la Voie lactée qui forme des étoiles à un rythme d'environ deux fois la masse solaire par an. Susana Iglesias-Groth, un astrophysicien de l'IAC et co-auteur de l'article, ajoute. "Ce type d'objets abrite les régions de formation d'étoiles les plus puissantes connues dans l'univers. La prochaine étape sera d'étudier leur contenu moléculaire".

Le fait que la galaxie soit si brillante, sa lumière est amplifiée gravitationnellement, et a plusieurs images nous permet d'examiner ses propriétés internes, ce qui ne serait pas possible avec des galaxies aussi lointaines.

"À l'avenir, nous pourrons faire des études plus détaillées de sa formation d'étoiles à l'aide d'interféromètres tels que le Northern Extended Millimeter Array (NOEMA/IRAM), en France, et l'Atacama Large Millimeter Array (ALMA), au Chili" conclut Helmut Dannerbauer, chercheur à l'IAC, qui est un autre contributeur à cette découverte.