La ressemblance entre l’effet de lentille gravitationnelle fort à l’origine des arcs visibles sur cette image et le symbole égyptien de l’œil d’Horus est frappante. Elle a été prise avec le télescope japonais Subaru. © NAOJ

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L'œil d'Horus, spectaculaire lentille gravitationnelle, découverte par des étudiants

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Avec les images de Subaru, un des télescopes phares de l'astronomie, un groupe d'étudiants a découvert une lentille gravitationnelle rare. Inspiré par la mythologie égyptienne, un des astronomes impliqués dans cette étude l'a baptisée l'« œil d'Horus ».

On pourrait croire que les découvertes scientifiques sont réservées aux chercheurs confirmés mais de nos jours ce n'est plus le cas, même si elles doivent obligatoirement être validées par ceux qui le sont. Pour le grand public, il y a bien sûr l'initiative du site Zooniverse, mais pour des étudiants qui ne sont pas encore engagés dans un doctorat, il existe des écoles d'été et des stages qui permettent de « mettre les mains dans le cambouis », notamment dans les données issues de grands instruments de la recherche scientifique.

Ainsi, chaque année, certains des astronomes qui sont en charge des observations avec le fameux télescope japonais Subaru à Hawaï donnent des cours à un petit groupe d'étudiants. L'un d'entre eux s'est déroulé en septembre 2015 et il s'agissait d'exploiter les données fournies par une campagne d'observations utilisant l'instrument HSC (Hyper Suprime-Cam).

Présenté par Hubert Reeves et Jean-Pierre Luminet, Du Big Bang au Vivant est un projet TV-Web-cinéma qui couvre les plus récentes découvertes dans le domaine de la cosmologie. Dans cette vidéo Jean-Pierre Luminet explique les mirages gravitationnels. © Du Big Bang au Vivant

Une lentille gravitationnelle forte

Ce capteur CCD permet de former des images de 900 mégapixels et est utilisé pour chercher un grand nombre de lentilles gravitationnelles faibles (voir ci-dessus les explications de Jean-Pierre Luminet à ce sujet) afin d'étudier la distribution et les propriétés de la matière noire et plus généralement pour aider à préciser les paramètres cosmologiques du modèle standard, donc avec de l'énergie noire, et tester des théories sur la gravité. Il devrait permettre de former des images d'environ 100 millions de galaxies, à la recherche des effets de lentilles gravitationnelles qu'elles doivent générer.

L'un des professeurs, Masayuki Tanaka, était en train d'étudier les donnes récentes du HSC avec ses étudiants quand ils sont tombés sur une image étonnante. Peut-être influencés par la sortie récente du film Gods of Egypts ils ont baptisé leur découverte « l'œil d'Horus », en raison de sa ressemblance avec un symbole de l'un des principaux dieux égyptiens.

Mais comme les astronomes l'expliquent dans un article disponible sur arXiv, il s'agit de tout autre chose que d'un élément de la mythologie universelle. Étudiants et chercheurs ont tout simplement découvert une forme rare, non pas de lentille gravitationnelle faible mais de lentille gravitationnelle forte. Deux arcs gravitationnels étaient visibles, ce qui veut dire que l'on n'était pas en présence d'un mirage gravitationnel avec une galaxie en arrière-plan, mais bien deux galaxies, ce qui est nettement moins fréquent.

Un diagramme expliquant l’effet de lentille gravitationnelle fort observé avec le télescope Subaru et donnant lieu à la formation de l’œil d’Horus. Le champ de gravité de la galaxie au premier plan dévie les rayons lumineux en provenance de deux galaxies plus lointaines à l’image de la lentille d’une loupe. © NAOJ

Les décalages spectraux des trois galaxies, d'une part celle responsable de l'effet de lentille forte et d'autre part, celles le subissant, ont été précisés avec les données recueillies dans le cadre du Sloan Digital Sky Survey avec le spectromètre infrarouge équipant le télescope Magellan, situé à l'observatoire de Las Campanas au Chili. L'équivalent de la loi de Hubble permet d'estimer la distance de ces astres. La galaxie située à l'avant-plan est à 6,8 milliards d'années-lumière de la Voie lactée et celles qui sont à l'arrière-plan sont situées respectivement à 8,9 et 10,5 milliards d'années-lumière.

L'œil d'Horus devrait nous donner lui aussi des renseignements sur la matière noire. La campagne de recherche avec le HSC n'en est encore qu'au tiers de la prise de données et on commence juste à explorer celles déjà prises. Les astronomes estiment donc que le télescope Subaru pourrait débusquer une dizaine d'œil d'Horus.