D13 Lentille gravitationnelle : lentille forte dans les amas de galaxies

Topique

L'élément clé de ce modèle est la lentille gravitationnelle forte, qui se produit lorsqu'une concentration de masse courbe la lumière d'un objet d'arrière-plan, produisant des arcs, des anneaux d'Einstein ou de multiples images de ce même objet.

Deux télescopes spatiaux, dont la résolution angulaire est inférieure à une seconde d'arc, constituent actuellement la référence pour l'étude de ces structures : l'un d'eux a photographié en profondeur plusieurs amas massifs, en lumière visible et infrarouge, afin de capturer leurs arcs gravitationnels ; le plus récent des deux le surpasse dans l'infrarouge, révélant des galaxies amplifiées à des décalages vers le rouge encore plus importants.

À partir des positions et des formes de ces arcs, le profil de masse bidimensionnel complet de la lentille, incluant sa propre matière noire, est reconstruit à l'aide de techniques paramétriques ou non paramétriques.

L'aspect le plus remarquable de cette combinaison est que l'univers lui-même fournit un télescope supplémentaire et gratuit : un amas massif agit comme une loupe cosmique, révélant des galaxies qui seraient autrement invisibles. C'est d'ailleurs ainsi que la galaxie la plus lointaine connue à ce jour a été découverte. La cartographie du grossissement en chaque point du champ de lentille gravitationnelle permet également de construire une carte de profondeur effective de l'univers observable lui-même, autorisant ainsi la sélection systématique des objets présentant le plus grand décalage vers le rouge. Ainsi, depuis les lentilles gravitationnelles fortes qui ouvrent ce document jusqu'à la carte de profondeur qui le conclut, en passant par les télescopes à résolution sub-arcseconde et la reconstruction des profils de masse, les lentilles gravitationnelles permettent à un seul amas massif, sans aucun coût, de fonctionner comme le télescope le plus puissant que la nature offre à l'astronomie.

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