Hubble voit une image miroir de la même galaxie grâce à une lentille gravitationnelle

Ces deux semaines ont été formidables pour les fans de lentilles à gravité. JWST a fait les gros titres avec un rendu infrarouge spectaculaire des lentilles dans l’image SMACS 0723, et cela a fait parler tout le monde. Pourtant, voir des objets avec une lentille gravitationnelle n’est pas nouveau. Certaines peuvent être vues depuis le sol, et bien sûr le télescope spatial Hubble (HST) prend des images de lentilles gravitationnelles depuis des années.

Il y a quelques jours à peine, HST en a publié un autre. C’est une image saisissante d’une galaxie lointaine appelée SGAS J143845+145407. C’est le centre de l’affichage HST et apparaît deux fois comme une image miroir de lui-même. La galaxie apparaît une troisième fois, comme une apparition très maculée créant un “pont” entre les deux autres statues.

Déconstruction de la lentille de SGAS J143845+145407

Alors, que voyons-nous dans l’image HST ? Cet objet à trois images provient d’une série d’observations de Hubble qui utilisent la lentille gravitationnelle pour observer les galaxies de l’Univers primordial. Cela fonctionne parce que la lumière de ces galaxies lointaines est incurvée ou “pliée” par la gravité d’un amas de galaxies qui se trouve entre HST et ses cibles. L’amas est appelé la “lentille” et la galaxie lointaine, dans ce cas SGAS J143845+145407, est “l’objet lentille”.

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Les lentilles à gravité peuvent faire des choses amusantes sur l’apparence de l’objet avec la lentille. Il peut tacher, déformer et – si la géométrie est parfaitement alignée – en faire plusieurs images. Enfin, la lentille gravitationnelle peut augmenter la vue de l’objet de la lentille. Et c’est important parce que ces objets éloignés sont généralement trop éloignés ou trop faibles pour être vus.

lentille de gravité
Lentilles de gravité. Source : Cal Tech

La lentille révèle des détails sur les galaxies lointaines, telles que l’existence de bras spiraux ou de régions de naissance d’étoiles, permettant aux astronomes de déterminer la formation d’étoiles dans les premières galaxies. Ceci, à son tour, donne aux scientifiques une meilleure compréhension de la façon dont l’évolution générale des galaxies a évolué au fil du temps.

À propos de Galaxy SGAS J143845+145407

La galaxie triple représentée dans l’image HST est techniquement connue sous le nom de galaxie infrarouge lumineuse (LIRG en abrégé). Un LIRG typique peut être aussi brillant que 100 milliards de fois la luminosité de notre soleil. Habituellement, ces galaxies sont des spirales et leur luminosité infrarouge provient de régions actives de formation d’étoiles. Beaucoup d’entre eux créent environ 100 nouvelles étoiles par an. En comparaison, la Voie lactée crée (en moyenne) une nouvelle étoile par an.

Une vue rapprochée montre plus de détails dans les images jumelles de la galaxie à lentilles. La troisième image est la même galaxie étalée entre les deux autres images. Avec l’aimable autorisation de : NASA/ESA/STScI

Grâce à la formation d’étoiles (et éventuellement à la présence de noyaux galactiques actifs), les LIRG sont plus brillants en lumière infrarouge qu’en lumière optique. C’est parce que leur lumière visible est absorbée par le gaz et la poussière des galaxies. La poussière émet ensuite de l’énergie thermique, qui est mieux visible dans le spectre infrarouge. Deux des instruments de HST, la caméra avancée pour les levés et la caméra à champ large 3, ont été utilisés pour imager l’objet et enregistrer les spectres pour une enquête plus détaillée.

Cette galaxie est à environ 6,9 milliards d’années de nous. Sa lumière a été reçue par un amas de galaxies à seulement 2,8 milliards d’années. Pour obtenir les images de l’objectif du SGAS J143845 + 145407, il devait être positionné exactement derrière le cluster depuis le point de vue de Hubble.

Qu’ont appris les astronomes sur cette galaxie ?

L’équipe d’astronomes ciblant HST sur cette galaxie a découvert que l’image agrandie de SGAS J143845+145407 leur permettait d’obtenir des détails sur la formation d’étoiles dans cette galaxie. Sans lentilles, voir cette galaxie est un défi. Parce qu’il a une lentille, les astronomes peuvent étudier les régions de formation d’étoiles individuelles à une résolution assez élevée. Il s’avère que l’activité de naissance d’étoiles se produit dans de vastes zones de la galaxie. De plus, les astronomes ont pu distinguer clairement une structure à deux bras dans la galaxie. Ils l’appellent une spirale “grand dessein”, ce qui signifie qu’elle a des bras bien définis. Cette galaxie a également un noyau très rouge et des amas d’émissions plus bleus dispersés autour des bras spiraux.

Les vastes quantités de formation d’étoiles dans les bras spiraux de cette galaxie suggèrent fortement que la plupart (sinon la totalité) des LIRG ont des sursauts de formation d’étoiles généralisés (peut-être même à l’échelle de la galaxie). Si vous les comparez aux galaxies de l’univers actuel, la différence est frappante. Les galaxies de l’univers local peuvent avoir des nœuds de formation d’étoiles très intenses, mais leur échelle est plus petite que les régions de formation d’étoiles dans les LIRG.

Lensing pour la victoire

HST et JWST restent les outils de choix pour étudier les objets à lentilles dans l’Univers lointain. Alors que certains sont étudiés depuis le sol, les très lointains de l’Univers primordial nécessitent la puissance de télescopes en orbite.

Pour plus d’informations

Hubble capture une galaxie miroir
Modèle de lentille et reconstruction de la source Révéler la morphologie et la distribution de la formation d’étoiles dans la spirale froide LIRG SGAS J143845.1+145407

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