Le tout premier « zigzag d'Einstein » découvert dans l'espace pourrait aider à résoudre le mystère de l'expansion de l'univers

Une source de lumière dans l'espace, initialement considérée comme une galaxie déviant la lumière d'un noyau galactique actif éloigné, est en réalité une lentille gravitationnelle extrêmement rare et unique en son genre, selon une équipe de chercheurs qui a étudié le système.

Le système s’appelle J1721+8842 et a été découvert pour la première fois en 2017. À l’époque, on pensait que le système était une galaxie déviant la lumière d’un quasar lointain, un noyau galactique énergétique. Mais après deux années d’observation avec le télescope optique nordique – ainsi que des données du télescope spatial James Webb – la récente équipe affirme que l’objet est en réalité une lentille composée, composée de deux galaxies alignées. De plus, l’équipe postule que la lumière traversait la lentille selon un motif en zigzag. Les recherches de l'équipe sont actuellement hébergées sur le serveur de prépublication arXiv et suggèrent que cette structure rare pourrait aider à répondre à certaines questions fondamentales sur le cosmos.

« Dans cette lettre, nous présentons les preuves des courbes de lumière obtenues au télescope optique nordique (NOT), de nouvelles mesures de redshift du télescope spatial James Webb (JWST) dans le proche infrarouge (NIRSpec) et des modèles de lentilles mis à jour, qui confirment sans ambiguïté le scénario dans lequel une seule source est focalisée sur J1721+8842 », a écrit l’équipe.

Les lentilles gravitationnelles sont des objets dotés de champs gravitationnels suffisamment importants pour dévier la lumière émanant d’autres sources de l’univers. La lentille gravitationnelle a été proposée par Einstein dès 1912.

Les lentilles gravitationnelles sont utiles aux astronomes car elles amplifient la lumière lointaine qui serait autrement trop faible pour être vue. En d’autres termes, les lentilles gravitationnelles sont des portails vers des parties très lointaines et anciennes de l’univers ; en 2022, des astronomes ont utilisé une lentille gravitationnelle pour repérer Earendel, la plus ancienne étoile connue.

Parfois, les lentilles gravitationnelles forment des anneaux de lumière dans le ciel, appelés anneaux d’Einstein. L'année dernière, une équipe a avancé que certains anneaux d'Einstein plaidaient en faveur des axions dans la course des physiciens pour déterminer les phénomènes responsables de la matière noire, les 27 % de l'univers que nous savons être là mais que nous ne pouvons pas observer directement.

Plus tôt cette année, une équipe du Lawrence Berkeley National Laboratory a identifié une lentille gravitationnelle exquise composée d’une configuration de galaxies qui, selon elle, était l’équivalent de « huit aiguilles précisément alignées » dans une botte de foin. À l’intérieur de cette lentille se trouvait une croix d’Einstein, qui indiquait la répartition symétrique de la masse (y compris la matière noire) à travers la lentille.

Cependant, contrairement aux lentilles gravitationnelles précédentes, la structure de J1721+8842 indique que la lumière dans la lentille zigzaguait à travers les deux galaxies ; d’où le tout premier « objectif zigzag Einstein ».

« Les modèles à lentille complète, les mesures de retard et les contraintes cosmologiques dérivées de ce système seront publiés dans des articles de suivi dans le cadre de la collaboration TDCOSMO », ont ajouté les chercheurs. Cela signifie que le système à double lentille peut aider les astrophysiciens à comprendre la constante de Hubble, le nombre qui décrit le taux d'expansion de l'univers. La constante est différente selon la façon dont vous la calculez, un problème connu sous le nom de tension de Hubble.

Être capable de sonder la lentille composée pour une nouvelle mesure de la constante de Hubble aidera les astronomes à comprendre si le chiffre correspond ou non au modèle cosmologique. L’équipe a noté que la lentille « peut également limiter le rapport des distances entre l’observateur, la lentille et les deux sources, permettant ainsi une mesure précise de l’histoire de l’expansion de l’Univers ».

Les télescopes de pointe sont une merveille de modernité et peuvent aider à répondre à certaines des questions les plus essentielles de l’humanité : d’où vient tout et où allons-nous, pour commencer. Mais les lentilles gravitationnelles facilitent le travail des télescopes, en permettant aux lois de la gravité d'agrandir certaines des régions les plus lointaines de notre univers. Outre les informations qu’ils peuvent fournir, les objectifs méritent d’être reconnus à eux seuls. J1721+8842 est un zigzag d'Einstein dans l'espace – je veux dire, c'est juste des sons cool comme l'enfer.