Dans les dernières images du télescope spatial James Webb, un halo lumineux aux allures de bijou révèle un trou noir colossal. Cet anneau resplendissant, un "anneau d'Einstein", intrigue par ses quatre points lumineux.
Une galaxie massive (point bleu) déforme la lumière émise par un trou noir actif (points orange) dans un phénomène appelé lentille gravitationnelle.
Crédit: NASA/ESA/CSA
Ce halo est issu d'un quasar, un trou noir supermassif au cœur d'une jeune galaxie, nommé RX J1131-1231, situé à environ 6 milliards d'années-lumière dans la constellation de la Coupe. Le quasar projette d'énormes quantités d'énergie en absorbant de la matière.
Le cercle lumineux observé résulte d'un phénomène de lentille gravitationnelle. La lumière du quasar traverse un espace-temps courbé par la gravité d'une galaxie intermédiaire, apparaissant ainsi déviée. Cette galaxie, visible comme un point bleu au centre de l'anneau lumineux, amplifie notre vue de RX J1131-1231, autrement presque invisible.
Les lentilles gravitationnelles produisent parfois des points multiples. Dans ce cas, les quatre points lumineux autour de l'anneau sont des images miroirs d'un seul point, dupliqué par l'effet de lentille. Les anneaux d'Einstein parfaits sont rares, et cette observation ne montre pas un cercle parfait.
Les lentilles gravitationnelles comme celles-ci offrent une fenêtre sur des objets distants et leur structure. En 2014, des chercheurs ont déterminé la vitesse de rotation du trou noir supermassif de RX J1131-1231 grâce à ce phénomène. De plus, ces observations permettent de mesurer la masse des galaxies intermédiaires et d'estimer la quantité de matière noire qu'elles contiennent.
Cette image composite de RX J1131-1231, utilisant des photos du télescope spatial Hubble et du télescope Spitzer, met en évidence la multiplication du quasar par la lentille gravitationnelle.
Crédit: NASA/CXC/Univ of Michigan/R.C.Reis et al
Ces déformations lumineuses constituent ainsi un outil précieux pour percer les secrets de la matière noire et améliorer notre compréhension de l'Univers.