En l’honneur du 50e anniversaire de Star Trek, le télescope spatial Hubble a publié une image qui va audacieusement là où personne n’est allé auparavant.
L’observation d’un amas de galaxies jusqu’aux confins de l’Univers observable pour voir les premières galaxies elles-mêmes.
Le champ frontière (en l’honneur de la mission de Star Trek visant à explorer l’ultime frontière) est une région du ciel pas plus grande qu’une pièce de monnaie de 100 mètres. Pourtant, dans cette région distante de 4 milliards d’années-lumière, Hubble voit des centaines de galaxies qui forment Abell S1063, un amas de galaxies, l’un des plus grands objets de notre Univers.
Si la découverte d’un amas de galaxies constitue généralement le point culminant scientifique de l’histoire, c’est ce que cet amas nous permet de voir qui est encore plus passionnant.
Les stries ou les arcs de lumière que vous voyez sur l’image sont des illusions optiques de galaxies encore plus lointaines déformées par la lentille gravitationnelle.
L’image de ces galaxies d’arrière-plan est mise au point par la masse de l’amas de galaxies. Le télescope spatial Hubble, déjà incroyable, devient ainsi 20 fois plus puissant pour voir plus loin dans l’univers lointain.
Êtes-vous un fan de #StarTrek ? @NASA_Hubble l’est et @astroduff nous explique ce que signifie sa nouvelle image de “dernière frontière” https://t.co/GykrIvvr2O
– News Breakfast (@BreakfastNews) 24 juillet 2016
Comme la lumière met du temps à nous parvenir depuis ces objets lointains, nous les voyons alors tels qu’ils étaient, quelques centaines de millions d’années seulement après le Big Bang. Ces galaxies sont des nouveau-nés, lorsque l’univers tout entier était à peine un adolescent par rapport à son âge actuel.
La lentille gravitationnelle est un effet de la relativité générale prédit par Einstein, selon lequel des objets massifs comme les étoiles ou les galaxies courberaient la lumière autour d’eux en la concentrant comme une lentille. Vous pouvez tester la physique de la lentille gravitationnelle chez vous avec un verre à vin.
Il suffit de prendre une feuille de papier, d’y dessiner un point de la taille d’une pièce de monnaie et de le remplir, puis de placer un verre à vin au-dessus. En regardant directement vers le bas du verre, le point se transformera en anneau, et en regardant sur le côté, vous verrez qu’il est déformé en stries et en arcs, comme l’image de l’amas.
L’effet de lentille gravitationnelle nous permet non seulement de voir plus loin derrière les objets, mais aussi de peser les galaxies elles-mêmes, car la courbure de la lumière dépend de la masse de l’objet (de la même manière qu’une tige de vin plus épaisse dans vos lunettes courbera davantage la lumière).
Cela révèle que la majeure partie de la matière de la galaxie est en fait invisible, composée d’une nouvelle forme de masse appelée matière noire. Si les lentilles nous permettent de cartographier la matière noire, pour confirmer sa nature, il faudra la trouver en laboratoire. L’Australie a un rôle clé à jouer dans cette recherche avec SABRE, le premier détecteur de matière noire au monde situé dans l’hémisphère sud.
En regardant plus profondément dans l’Univers, nous le voyons tel qu’il était lorsque la lumière est partie pour la première fois. Ces galaxies lointaines révélées par la lentille naturelle de l’amas datent des premières centaines de millions d’années après le Big Bang. En astronomie, l’exploration de la formation des toutes premières galaxies est la dernière frontière…
L’université de technologie de Swinburne est un sponsor de ScienceAlert. Apprenez-en davantage sur leurs recherches innovantes.