Une équipe internationale d'astronomes, comprenant le Dr. Adam S. Bolton (University of Hawaii's Institute for Astronomy), a récemment annoncé une conclusion qui aide à régler un débat de longue date sur le rapport entre la masse (la quantité de matière) et la luminosité (éclat) dans les galaxies.
L'équipe a réalisé ce résultat en compilant la plus grande collection simple de 70 galaxies "lentilles gravitationnelles". Une lentille gravitationnelle est un phénomène semblable à un mirage terrestre, mais se produisant sur une échelle de plusieurs milliers d'années-lumière.
Quand deux galaxies s'avèrent être précisément alignées entre elles dans le ciel, le champ gravitationnel de la galaxie la plus proche déforme l'image de la galaxie la plus éloignée en une image en forme d'arc ou même en un anneau complet, connu sous le nom de "anneau d'Einstein."
Une image d'anneau d'Einstein peut être jusqu'à 30 fois plus lumineuse que serait l'image de la galaxie éloignée en l'absence de l'effet de lentille.
La découverte représente le couronnement de l'étude Sloan Lens ACS (ou SLACS). Les lentilles gravitationnelles ont été à l'origine identifiées en utilisant les données du Sloan Digital Sky Survey, un projet important qui a utilisé un télescope dédié de 2.5 mètres au Nouveau Mexique pour mesurer les distances précises de presque un million de galaxies éloignées et de quasars dans un quart du ciel entier.
Pour observer et mesurer les détails des images d'anneaux d'Einstein, les astronomes de SLACS ont ensuite tiré profit de l'instrument ACS (Advanced Camera for Surveys) à bord du télescope spatial Hubble, qui fournit des images d'une finesse inégalée.
"La collection de lentilles de SLACS est particulièrement importante pour la science," commente Bolton, auteur principal de deux articles décrivant ces derniers résultats, qui seront publiés dans
Astrophysical Journal en Août et Septembre.
"Pour chaque lentille, nous avons mesuré les tailles apparentes des anneaux d'Einstein sur le ciel en utilisant les images de Hubble, et nous avons mesuré les distances aux deux galaxies en utilisant les données Sloan. En combinant ces mesures, nous pouvions déduire la masse de la galaxie la plus proche."
Dans d'autres études de lentilles de cette ampleur, les distances aux lentilles et galaxies d'arrière-plan, et par conséquent la masse des galaxies lentilles, n'ont pas été mesurées avec précision.
En considérant ces masses de galaxies avec des mesures de leurs tailles, éclats, et vitesses stellaires, les astronomes du SLACS pouvaient impliquer la présence "de la matière sombre" en plus des étoiles visibles dans les galaxies.
La matière sombre est le matériel mystérieux et non visible qui représente la majorité de la matière dans l'Univers. Et avec un tel grand nombre de galaxies lentilles à travers un éventail de masse, ils ont constaté que la fraction de matière sombre par rapport aux étoiles augmente systématiquement avec la masse des galaxies.
L'existence de lentilles gravitationnelles a été prévue la première fois par Albert Einstein dans les années 1930, mais le premier exemple n'a pas été découvert avant la fin des années 1970. En 30 ans depuis lors, beaucoup de lentilles ont été découvertes, mais leur potentiel scientifique a été limité par l'assortiment disparate des exemples connus.
L'étude SLACS a sensiblement changé cette situation, avec la découverte d'un grand nombre de galaxies lentilles. La collection de SLACS promet de former la base de beaucoup d'autres études scientifiques.