Découverte de la Croix d'Einstein

Un siècle après la publication par Albert Einstein de sa théorie de la relativité générale, astronomes et physiciens continuent à explorer ses paysages abstraits, magnifiques, magiques, presque. Et, pour célébrer le premier centenaire de la relativité, le cosmos a rendu un bel hommage au grand physicien. C’est un astronome américain, Patrick Kelly, qui a fait la découverte, en étudiant les images prises par le télescope spatial Hubble de l’amas de galaxies MACS J1149,5+2223.
Cet amas très massif, situé à 5 milliards d’années-lumière de la Terre, est connu des astronomes comme « lentille gravitationnelle ». En clair, sa masse totale, équivalent à des millions de milliards de masses solaires, est telle qu’elle courbe l’espace-temps autour d’elle, à un point tel que la lumière provenant d’astres situés en arrière-plan, suivant les trajectoires courbes – des géodésiques – imposées par l’amas, dessine des images déformées, multiples, et amplifiées, aussi, comme si elles étaient formées par la lentille grossissante polie par un piètre opticien.

Albert Einstein avait prédit que son espace-temps courbe créerait de tels « mirages gravitationnels », mais les premiers d’entre eux n’ont été découverts qu’en 1979. D’abord un quasar lointain (QSO 0957+561), qu’une galaxie d’avant-plan dédoublait. Les astronomes ont d’abord été surpris par les caractéristiques similaires de « deux » quasars, situés l’un à côté de l’autre, avant de réaliser qu’il ne s’agissait que d’un seul et même astre. Ensuite, dans les années 1980, les premiers « arcs gravitationnels » ont été découverts par les astronomes français de l’équipe de Bernard Fort dans des amas de galaxies lointains, Abell 370 et CL 2244-02. Aujourd’hui, les amas « lentilles » sont légions, ils sont utilisés par les astronomes comme de véritables « télescopes gravitationnels » pour observer des galaxies situées très loin dans l’Univers. Ces astres demeureraient invisibles sans le coup de pouce des amas lentilles, qui peuvent amplifier leur lumière de dix à cent fois.

Alors, quelle découverte a faite Patrick Kelly avec le télescope spatial Hubble ? Observer, en direct, l’explosion d’une supernova lointaine, à travers le prisme déformant d’une lentille gravitationnelle. Les supernovae – ces explosions stellaires un milliard de fois plus brillantes que le Soleil – sont de fantastiques balises cosmiques pour les cosmologistes qui les utilisent pour éclairer des strates de plus en plus profondes du cosmos.
Observer une supernova à travers une lentille gravitationnelle était l’un des Graal des héritiers d’Einstein : en effet, ces événements transitoires – une explosion ne dure que quelques semaines, promettaient, à travers la lentille, d’être observés avec un décalage temporel de quelques jours à quelques semaines, voire plus.
Statistiquement, les chances d’observer un jour une supernova amplifiée par une lentille gravitationnelle étaient vertigineusement faibles mais finalement, la chance a souri aux astronomes, à l’occasion du centenaire de la relativité générale.

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