L'utilisation des galaxies massives comme télescopes gravitationnels
Les galaxies massives engendrent un grossissement très important, et se conduisent comme des télescopes naturels qui permettent aux astronomes de sonder l'Univers distant jusqu'à des distances jamais atteintes. Signe de l'énorme potentiel de l'amplification gravitationnelle, une importante partie du temps d'observation du télescope Hubble a récemment été allouée à deux recherches majeures sur ces galaxies massives. Le projet CLASH et l'étude Frontier Fields ont découvert de puissantes lentilles gravitationnelles jusqu'alors inconnues. Le projet LENSGAL («Investigating the properties of the early Universe with lensed galaxies»), financé par l'UE, avait pour objectif de déterminer les propriétés des nombreuses galaxies visibles grâce à ce phénomène. Les scientifiques ont déterminé leur décalage vers le rouge et évalué les distances entre les lentilles et les sources à l'arrière-plan. Il était important de cartographier de façon précise la répartition de la masse des galaxies provoquant l'effet de lentille, afin de déterminer l'amplification gravitationnelle et donc d'effectuer les calculs de luminosité des galaxies à l'arrière-plan. Pour cela, les scientifiques de LENSGAL ont employé de nouvelles techniques de modélisation des lentilles. Ils ont exploité les observations de Hubble ainsi que des données produites par le programme SDSS (Sloan Digital Sky Survey) et le télescope spatial Herschel. Le projet LENSGAL a étudié des dizaines de galaxies massives, produisant des amplifications gravitationnelles pouvant atteindre un facteur 40 sur une fraction importante du champ de vision des télescopes. Les scientifiques ont ainsi pu étudier la fonction de luminosité de galaxies à fort décalage vers le rouge, à des limites inaccessibles sans grossissement gravitationnel. La détection de fortes raies d'émission leur a également permis de déterminer leur métallicité en oxygène. À l'aide du grossissement par lentille, les scientifiques de LENSGAL ont pu confirmer par spectroscopie l'existence de galaxies présentant un décalage vers le rouge supérieur à 7. Il a de plus permis de détecter des populations de galaxies plus éloignées que celles détectées par les précédentes observations du ciel profond. Les cartes de galaxies de faible masse et à fort décalage vers le rouge ainsi produites feront certainement évoluer nos connaissance sur l'évolution des galaxies. Le projet LENSGAL a utilisé les lentilles gravitationnelles pour découvrir des galaxies lointaines à des limites de magnitude sans précédent, mais il a aussi permis de sonder la population galactique jusqu'au niveau des galaxies naines. La disponibilité d'images en haute résolution comme celles des archives de l'observatoire européen austral (ESO) devrait éclaircir les processus physiques régissant l'évolution des galaxies dans un environnement d'amas.
Mots‑clés
Galaxies massives, lentille gravitationnelle, Univers jeune, galaxies vues au travers de lentilles gravitationnelles, décalage vers le rouge
