Les lentilles gravitationnelles

On peut aussi mesurer la quantité de masse dans les amas en mesurant directement le potentiel gravitationnel, grâce à l'effet de lentille gravitationnelle. Cet effet est dû à la déviation des rayons lumineux par les objets massifs, et se traduit par une déformation de l'image d'un objet lointain quand un corps massif s'interpose entre cet objet et l'observateur sur Terre. On distingue habituellement deux situations : les lentilles faibles (weak lensing en anglais), pour lesquelles les images sont simplement déformées, contractées dans la direction de l'objet massif ; les lentilles fortes (strong lensing) pour lesquelles les images sont dédoublées, une seule source apparaissant sous l'aspect de plusieurs arcs (voir figure ci-dessous).

L'étude de ces lentilles gravitationnelles permet de sonder la masse des amas, avec une particularité intéressante : cet effet est sensible à l'ensemble des masses présentes, indépendamment de leur nature. Les résultats de ces analyses sont très proches de ceux que donnent l'étude de l'émission X du gaz chaud : la matière visible (gaz et galaxies) représente, encore une fois, environ 10 % de la masse responsable des effets de lentille.

En fait, il est possible d'aller plus loin et de produire des cartes de densité de la matière noire dans les amas. On se rend alors compte que la matière noire est distribuée de façon beaucoup plus diffuse que le gaz, lui-même moins concentré que les galaxies.

 

A gauche, Emission en X (pan de gauche, vue par Chandra) et lentilles gravitationnelles (pan de droite, images HST : Abell 2390 en haut, MS2137.3-2353 en bas). Ces deux amas sont situés respectivement à 2.5 et 3.1 milliards d'années-lumière. A droite, autre image de lentilles gravitationnelles. Les objets bleutés sont plusieurs images d'un même objet situé loin derrière l'amas visible en avant-plan. Voir illustration suivante.

Trajet de la lumière (traits turquoise) qui nous vient de la galaxie d'arrière-plan. Les rayons lumineux sont courbés par le champ gravitationnel de l'amas d'avant-plan et semblent nous provenir d'autres directions (traits gris).

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