E8 Lentilles gravitationnelles

Topique

L'élément central de ce modèle est la lentille gravitationnelle, la déviation de la lumière lorsqu'elle passe à proximité d'une masse, phénomène confirmé par l'observation pour la première fois en 1919.

Cette même lentille gravitationnelle est classée en trois types selon son intensité : une lentille forte, qui produit des arcs, des anneaux d'Einstein complets et des images multiples d'une même source ; une lentille faible, qui ne déforme que légèrement la forme des sources de manière purement statistique ; et une microlentille, qui amplifie transitoirement la luminosité des étoiles individuelles. La masse de la lentille et la géométrie de l'alignement font qu'un même phénomène physique produit ces trois effets observationnels très différents.

L'angle de déviation d'Einstein, c'est-à-dire l'angle selon lequel cette lentille gravitationnelle courbe la lumière, augmente avec la racine carrée de la masse de la lentille et de la distance ; ainsi, une masse plus importante ou une distance plus grande induit une déviation plus importante. Cependant, un anneau d'Einstein complet autour de cette lentille ne se forme que lorsque la source, la lentille elle-même et l'observateur sont parfaitement alignés. Cet alignement parfait est une condition absolue : le moindre défaut d'alignement, aussi infime soit-il, provoque la fragmentation de l'anneau en arcs distincts, formant ainsi de multiples images.

Lorsque la source située derrière cette lentille gravitationnelle est elle-même variable, comme c'est le cas pour certains noyaux galactiques lointains, les différentes images produites par la lentille atteignent l'observateur avec un décalage temporel différent, car chaque image parcourt un trajet optique différent. Ce décalage temporel entre les images permet de mesurer la constante de Hubble, le taux d'expansion actuel de l'Univers, indépendamment de l'échelle traditionnelle des distances. La valeur ainsi obtenue est désormais en contradiction avec celle déduite du fond diffus cosmologique. Ainsi, de la lentille gravitationnelle par laquelle ce document débute à la tension liée à la mesure du taux d'expansion de l'univers par laquelle il se termine, en passant par ses trois formes de manifestation et la condition du tout ou rien qui régit la formation d'un anneau d'Einstein complet, la lentille gravitationnelle fait de la simple déviation de la lumière par la gravité l'une des méthodes les plus indépendantes — et aujourd'hui les plus discutées — pour mesurer le taux même d'expansion de l'univers.

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