Hubble capture un amas de galaxies qui sert aussi de lentille cosmique

Un amas dense montre pourquoi les plus grandes structures de l’univers sont aussi parmi les meilleurs outils de l’astronomie

NASA a publié une nouvelle image du télescope spatial Hubble de l’amas de galaxies MACS0329-0211, et cette image fait plus que montrer une zone encombrée du ciel. Elle met en évidence un fait central de la cosmologie moderne : les amas de galaxies ne sont pas seulement des structures majeures de l’univers, mais aussi des lentilles naturelles capables d’amplifier la lumière de galaxies encore plus lointaines situées derrière eux.

L’image, que NASA décrit comme ressemblant à un essaim d’abeilles retournant à la ruche, contient un mélange de grandes galaxies elliptiques, de systèmes spiraux et lenticulaires vus par la tranche, ainsi que de spirales de face dont les bras restent visibles malgré la distance de l’amas. Mais certaines des caractéristiques les plus importantes sont plus faibles et plus déformées. Dans la partie supérieure droite de l’image, des arcs de galaxies d’arrière-plan apparaissent étirés et courbés par la gravité de l’amas.

Pourquoi les arcs comptent

Ces arcs sont des exemples de lentille gravitationnelle, l’une des démonstrations les plus claires de la façon dont la masse remodèle la lumière dans la relativité générale. Lorsqu’un objet aussi massif qu’un amas de galaxies se trouve sur la ligne de visée, il peut courber et amplifier la lumière de galaxies situées beaucoup plus loin derrière lui. Cela rend des amas comme MACS0329-0211 scientifiquement précieux bien au-delà de leur propre contenu. Ils agissent comme des instruments cosmiques, offrant aux astronomes une vue amplifiée sur des étapes plus anciennes de l’univers.

La description de NASA évoque un arc particulièrement grand au-dessus d’une brillante galaxie elliptique géante, ainsi qu’un ensemble de courbes blanches lumineuses qui se croisent près du centre de l’image, pouvant représenter une autre galaxie lointaine dont la lumière a été amplifiée et déformée en une forme proche d’un huit. Il ne s’agit pas seulement de curiosités visuelles. Ce sont des indices à la fois sur la répartition de la matière dans l’amas et sur les propriétés des galaxies lentillées.

Pourquoi Hubble reste adapté à ce travail

Hubble a observé MACS0329-0211 dans le cadre d’un programme consacré aux amas de galaxies brillants en rayons X, en utilisant à la fois l’Advanced Camera for Surveys et la Wide Field Camera 3 pour recueillir des données visibles et infrarouges. Cette large couverture spectrale demeure l’un des points forts de l’observatoire. L’observation dans plusieurs bandes aide les chercheurs à caractériser les galaxies de l’amas, à identifier les sources d’arrière-plan lentillées et à étudier la place de ces systèmes massifs dans l’histoire plus vaste de la formation des structures.

Les amas de galaxies sont importants parce qu’ils retracent la manière dont la matière s’est assemblée au cours du temps cosmique. Ils comptent parmi les plus grandes structures liées par la gravité de l’univers, et leur croissance reflète l’interaction entre la gravité, la matière noire, le gaz chaud et l’évolution des galaxies. Une image comme celle-ci fonctionne donc à deux niveaux à la fois : c’est un inventaire de la population propre de l’amas, et un aperçu par lequel une histoire plus ancienne devient visible.

Une image qui est aussi une occasion de mesure

Ce double rôle explique la valeur des images d’amas. Chaque arc lentillé peut aider à contraindre la répartition de masse de l’amas, y compris la matière qui n’émet pas de lumière. En même temps, les galaxies d’arrière-plan amplifiées peuvent être étudiées avec plus de détails qu’elles ne le pourraient autrement. Pour les astronomes qui tentent de comprendre l’univers primitif, cette combinaison est exceptionnellement puissante.

La nouvelle publication de Hubble n’est donc pas qu’une autre image de l’espace lointain au rendu spectaculaire. C’est un rappel de la manière dont l’astronomie observationnelle transforme souvent de belles scènes en outils d’analyse. MACS0329-0211 est intéressant par ce qu’il contient, mais il l’est peut-être encore davantage par ce qu’il révèle derrière lui.

Plus de trois décennies après le début de sa mission, Hubble produit toujours ce type de science. En combinant une imagerie nette avec une large couverture en longueurs d’onde, il continue de montrer que certaines des régions les plus denses de l’univers comptent aussi parmi les meilleurs points de vue pour remonter plus loin dans le temps.

Cet article s’appuie sur un reportage de science.nasa.gov. Lire l’article original.