Pour la première fois, des chercheurs ont utilisé des données du Télescope spatial James Webb (JWST) pour découvrir un exemple d’un phénomène auparavant hypothétique connu sous le nom de « zigzag d’Einstein » – où la lumière provenant d’un objet dans le cosmos lointain traverse deux régions différentes d’un espace-temps déformé. L’effet récemment confirmé, découvert parmi six copies identiques d’un quasar lumineux, pourrait faire la lumière sur un problème qui commence à tourmenter cosmologiedisent les experts.
En 2018, les astronomes ont découvert un quatuor de points lumineux identiques à des milliards d’années-lumière de la Terre, baptisés plus tard J1721+8842. Initialement, les scientifiques ont supposé que les quatre lumières étaient des images miroir d’un quasar unique – un noyau galactique lumineux alimenté par un trou noir nourrissant – qui a été dupliqué grâce à un phénomène connu sous le nom de « lentille gravitationnelle ».
La lentille gravitationnelle se produit lorsque la lumière d’un objet distant semble se plier lorsqu’elle traverse un objet déformé. espace-temps qui a été déformé par l’immense pesanteur d’un objet lentille – généralement une galaxie massive ou un amas de galaxies – situé entre l’objet distant et l’observateur. Cet effet de déformation peut soit dupliquer la source lumineuse initiale, car la lumière emprunte des itinéraires différents autour de l’objet lentille, soit étendre la lumière en halos lumineux, connus sous le nom d’anneaux d’Einstein après Albert Einsteinqui fut le premier à prédire la lentille gravitationnelle avec son théorie de la relativité générale en 1915.
Mais dans un Etude 2022les chercheurs ont découvert que J1721+8842 avait deux points lumineux supplémentaires à côté du quatuor original, ainsi qu’un léger anneau d’Einstein rouge. Les points nouvellement découverts étaient légèrement plus faibles que les quatre autres points, ce qui a amené les chercheurs à soupçonner que le spectacle de lumière montrait une paire de quasars adjacents, connus sous le nom de quasar binairequi avait été dupliqué trois fois (plutôt qu’un seul quasar copié six fois).
Cependant, dans une nouvelle étude, téléchargée le 8 novembre sur le serveur de prépublication arXivles chercheurs ont réanalysé J1721+8842 à l’aide de nouvelles données de JWST et ont découvert que les six points lumineux proviennent en réalité d’un seul quasar. L’équipe a également découvert que des points lumineux récemment dévoilés avaient été focalisés autour d’un deuxième objet massif plus éloigné du premier, ce qui est également responsable du faible anneau d’Einstein observé dans des images plus récentes. (L’étude n’a pas encore été évaluée par des pairs mais a été soumise pour publication dans la revue Astronomy & Astrophysics.)
Après avoir observé les courbes de lumière de chaque point lumineux pendant deux ans, les chercheurs ont montré qu’il y avait un léger retard dans le temps nécessaire aux deux images en double les plus faibles pour nous parvenir, ce qui suggère que la lumière de ces copies doit voyager plus loin que l’autre. quatre points lumineux. Cela est probablement dû au fait que la lumière dans ces images passe autour des côtés opposés de chaque objet de la lentille (c’est-à-dire autour du côté gauche de la première lentille et du côté droit de la seconde lentille).
L’équipe d’étude a surnommé cette « configuration de lentille extrêmement rare » un zigzag d’Einstein parce que la lumière de certains des points lumineux à double lentille a fait un écart en passant autour des deux galaxies à lentille, ont écrit les chercheurs.
Sauver la cosmologie
Les objets à lentille gravitationnelle, tels que les anneaux d’Einstein, sont très appréciés des astronomes et des cosmologistes, car la lumière déformée peut aider à révéler la masse des galaxies qui les ont observés. Ceci, à son tour, peut aider à révéler des secrets de l’univers tels que l’identité secrète de la matière noire et comment l’énergie noire stimule l’expansion cosmique.
JWST a été exceptionnellement doué pour trouver ces objets dans des parties de l’univers où nous n’avons jamais pu les voir auparavant. Mais malheureusement, le télescope de pointe a également mis en évidence des écarts que nous ne pouvons actuellement pas expliquer.
Par exemple, les mesures du télescope ont confirmé que différentes parties de l’univers se développent à des rythmes différentslequel menace de « briser » notre compréhension de la cosmologie. Les chercheurs appellent ce problème la tension de Hubble.
Cependant, les chercheurs pensent que le zigzag d’Einstein récemment confirmé pourrait aider à apaiser cette tension, car sa configuration unique permettra aux astronomes de mesurer avec précision à la fois la constante de Hubble – la vitesse à laquelle l’expansion cosmique s’accélère – et la quantité de lumière. énergie sombre — la force invisible qui conduit l’expansion de l’univers — dans cette région de l’espace. Normalement, les scientifiques ne peuvent déterminer que des chiffres exacts pour l’un ou l’autre, mais une connaissance détaillée des deux est nécessaire pour vraiment comprendre l’expansion cosmique, ont écrit les chercheurs.
Thomas Collettun astrophysicien de l’Université de Portsmouth au Royaume-Uni qui n’a pas participé à l’étude, a déclaré Revue scientifique que l’étude du zigzag « permettra de déterminer si le taux d’expansion de l’univers est cohérent ou non avec le modèle cosmologique ». Cependant, il faudra peut-être plus d’un an aux chercheurs pour trouver les chiffres dont ils ont besoin à partir de ces images enchevêtrées, a-t-il ajouté. « Nous devrons donc peut-être attendre un peu (pour une réponse). »
