Le télescope spatial James Webb dévoile les galaxies déformées gravitationnellement d'"El Gordo"

L'énorme amas de galaxies, El Gordo, a été photographié par Hubble dans le passé. Aujourd'hui, le JWST nous offre une nouvelle vision.

À environ 9,7 milliards d’années-lumière de la Terre se trouve un (très) gros amas de galaxies dont la masse équivaut à environ 3 millions de milliards de soleils. Il s'agit d'un groupe cosmique surnommé affectueusement El Gordo, qui se traduit de l'espagnol par "Le Gros". Au fil des années, le télescope spatial Hubble nous a offert des vues fascinantes sur El Gordo – mais maintenant, il y a un nouvel observatoire spatial en ville.

Mercredi 2 août, des scientifiques ont annoncé que le télescope spatial James Webb nous avait offert une nouvelle perspective assez époustouflante sur El Gordo. Avec ses yeux infrarouges, la machine pionnière a révélé des royaumes déformés par la gravitation, une étoile géante rouge et des tonnes d'autres cadeaux spatiaux auxquels Hubble ne pouvait que faire allusion.

Un sujet, par exemple, est connu sous le nom de « El Anzuelo » ou « L'hameçon ». Située à 10,6 milliards d’années-lumière, cette galaxie est clairement visible en haut à droite de l’image sous la forme d’un arc rouge vif. Pour mettre en perspective à quel point cette nouvelle photo est trippante, vous voyez El Anzuelo tel qu'il était il y a 10,6 milliards d'années. En effet, il a fallu autant de temps pour que la lumière provenant de ce point de la vie de la galaxie atteigne le JWST.

"Nous avons pu disséquer soigneusement le voile de poussière qui enveloppe le centre de la galaxie où les étoiles se forment activement", a déclaré Patrick Kamieneski de l'Arizona State University et auteur principal de l'un des nombreux articles sur ces observations du JWST, dans un communiqué. "Avec Webb, nous pouvons facilement regarder à travers cet épais rideau de poussière, ce qui nous permet de voir de première main l'assemblage des galaxies de l'intérieur vers l'extérieur."

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Mais au-delà du fait que le JWST est capable d'analyser les voiles de poussière grâce à ses capacités infrarouges, la nouvelle lentille de ce télescope sur El Gordo est cruciale en raison de la façon dont elle peut capturer distinctement un phénomène appelé lentille gravitationnelle.

En bref, la lentille gravitationnelle est un concept associé à la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein. Cette théorie imagine essentiellement l’espace et le temps comme tissés ensemble comme un tissu tangible – une feuille de soie 4D qui peut se déformer et onduler en fonction des masses présentes à l’intérieur. Les trous noirs déforment beaucoup ce tissu, les étoiles l'affectent un peu, la Terre le déforme quelque peu et même vous et moi le déformons d'une quantité incroyablement petite et indiscernable.

Ce qui est important pour cette image JWST, cependant, c'est que la théorie de la relativité générale prédit également que ces déformations du tissu spatio-temporel ont un impact sur la façon dont la lumière se déplace à travers l'univers. Au risque de simplification, les distorsions peuvent forcer la lumière à se plier et à se tordre lors de son voyage dans l’espace – mais c’est une bonne chose pour les astronomes. Si les scientifiques peuvent concentrer leurs observatoires (comme le JWST) sur des zones super déformées (comme un gros amas de galaxies), ils peuvent capter une partie de cette lumière déformée. Et selon la provenance de la lumière, ces déformations peuvent créer une sorte d’effet grossissant sur la source. Cet effet est appelé lentille gravitationnelle.

Pour en revenir à notre image, la principale raison pour laquelle nous pouvons voir El Anzuelo, même s'il vit si loin, n'est autre que la lentille gravitationnelle ! Et grâce à ce concept spectaculaire, les scientifiques ont réalisé que la galaxie lointaine avait la forme d'un disque, d'environ 26 000 années-lumière de diamètre (un quart de la taille de la Voie lactée), en plus de disséquer d'autres informations intéressantes sur son histoire.

De plus, la teinte rougeâtre que vous voyez à El Anzuelo est liée à un autre phénomène de lumière cosmique. Fondamentalement, à mesure que les objets s'éloignent de plus en plus de notre point de vue sur Terre – en conjonction avec l'expansion de l'univers – les ondes lumineuses qu'ils émettent s'étirent comme des élastiques incassables. Lorsque cela se produit, ces vagues apparaissent de plus en plus rouges en raison d’un phénomène connu sous le nom de redshift.

Donc comme cette galaxie paraît plutôt rouge, elle est assez loin.