Astronomie & Astrophysique 101 : Lentille gravitationnelle

GAL-CLUS-022058s

Image du télescope spatial Hubble de la NASA/ESA de GAL-CLUS-022058s, située dans la constellation de Fornax (la fournaise) dans l’hémisphère sud. Crédit : ESA/Hubble & ; NASA, S. Jha, Remerciements : L. Shatz

L’effet de lentille gravitationnelle se produit lorsqu’un corps céleste massif, tel qu’un amas de galaxies, provoque une courbure suffisante de l’espace-temps pour que le trajet de la lumière autour de lui soit visiblement courbé, comme par une lentille. Le corps qui provoque la courbure de la lumière est alors appelé lentille gravitationnelle.

Selon la théorie générale de la relativité d’Einstein, le temps et l’espace sont fusionnés en une quantité appelée espace-temps. Dans le cadre de cette théorie, les objets massifs provoquent la courbure de l’espace-temps, et la gravité est simplement la courbure de l’espace-temps. Lorsque la lumière voyage dans l’espace-temps, la théorie prédit que le chemin emprunté par la lumière sera également courbé par la masse d’un objet. La lentille gravitationnelle est un exemple spectaculaire et observable de la théorie d’Einstein en action. Les corps célestes extrêmement massifs, tels que les amas de galaxies, provoquent une courbure importante de l’espace-temps. En d’autres termes, ils agissent comme des lentilles gravitationnelles. Lorsque la lumière provenant d’une source lumineuse plus éloignée passe par une lentille gravitationnelle, la trajectoire de la lumière est courbée, et une image déformée de l’objet distant – peut-être un anneau ou un halo de lumière autour de la lentille gravitationnelle – peut être observée.


L’effet de lentille gravitationnelle se produit lorsqu’un corps céleste massif, tel qu’un amas de galaxies, provoque une courbure suffisante de l’espace-temps pour que le trajet de la lumière autour de lui soit visiblement courbé, comme par une lentille. Le corps à l’origine de la courbure de la lumière est donc appelé lentille gravitationnelle. Crédit : ESA/Hubble (M. Kornmesser & ; L. L. Christensen)

Une conséquence importante de cette distorsion par lentille est le grossissement, qui nous permet d’observer des objets qui seraient autrement trop éloignés et trop faibles pour être vus. Hubble utilise cet effet de grossissement pour étudier des objets qui seraient autrement hors de portée de la sensibilité de son miroir primaire de 2,4 mètres de diamètre, nous montrant ainsi les galaxies les plus lointaines que l’humanité ait jamais rencontrées.


Cet épisode de Space Sparks explore le concept de lentille gravitationnelle. Cet effet n’est visible que dans de rares cas et uniquement avec les meilleurs télescopes – dont le ;” data-gt-translate-attributes=”[{” attribute=””>NASA/ESA Hubble Space Telescope — can observe the results of gravitational lensing. The strong gravity of a massive object, such as a cluster of galaxies, warps the surrounding space, and light from distant objects traveling through that warped space is curved away from its straight-line path. This video highlights how Hubble’s sensitivity and high resolution allow it to see details in these faint, distorted images of distant galaxies.

Hubble’s sensitivity and high resolution allow it to see faint and distant gravitational lenses that cannot be detected with ground-based telescopes whose images are blurred by the Earth’s atmosphere. The gravitational lensing results in multiple images of the original galaxy each with a characteristically distorted arc-like shape or even into rings. Hubble was the first telescope to resolve details within these multiple arc-shaped features. Its sharp vision can reveal the shape and internal structure of the lensed background galaxies directly.

Word Bank Gravitational Lensing

Credit: ESA/Hubble & NASA, S. Jha, Acknowledgement: L. Shatz

An image released in 2020 as part of the ESA/Hubble Picture of the Week series of the object known as GAL-CLUS-022058s revealed the largest ring-shaped lensed image of a galaxy (known as an Einstein ring) ever discovered, also one of the most complete. The near exact alignment of the background galaxy with the central elliptical galaxy of the cluster warped and magnified the image of the background galaxy into an almost perfect ring.

Learn more about Hubble’s observations of gravitational lensing here.

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