Lentille gravitationnelle, matière qui par la courbure de l’espace dans son champ gravitationnel modifie la direction de la lumière passant à proximité. L’effet est analogue à celui produit par une lentille.
Photo AURA/STScI/NASA/JPL (photo NASA # STScI-PRC96-10)
L’une des prédictions les plus remarquables de la théorie de la relativité générale d’Einstein est que la gravité déforme la lumière. Cet effet a été démontré pour la première fois lors d’une éclipse totale de soleil en 1919, lorsqu’on a observé que les positions des étoiles proches du Soleil étaient légèrement décalées par rapport à leurs positions habituelles – un effet dû à l’attraction de la gravité du Soleil lorsque la lumière des étoiles passait près du Soleil. Dans les années 1930, Einstein a prédit qu’une distribution de masse, telle qu’une galaxie, pouvait agir comme une « lentille » gravitationnelle, non seulement en courbant la lumière mais aussi en déformant les images des objets situés au-delà de la masse gravitationnelle. Si un objet se trouve derrière une galaxie massive, vue de la Terre, la lumière déviée peut atteindre la Terre par plus d’un chemin. Fonctionnant comme une lentille qui concentre la lumière le long de différents chemins, la gravité de la galaxie peut faire paraître l’objet étiré ou comme si la lumière provenait de plusieurs objets plutôt que d’un seul. La lumière de l’objet peut même être répartie en un anneau. La première lentille gravitationnelle a été découverte en 1979, lorsque deux quasars ont été découverts très proches l’un de l’autre dans le ciel, avec des distances et des spectres similaires. Les deux quasars étaient en fait le même objet dont la lumière avait été divisée en deux chemins par l’influence gravitationnelle d’une galaxie intermédiaire.
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Des anneaux ou des images multiples distinctes d’un objet apparaissent lorsque la lentille est extrêmement massive, et une telle lentille est appelée lentille forte. Cependant, il arrive souvent que la lentille intermédiaire soit seulement assez forte pour étirer légèrement l’objet d’arrière-plan ; on parle alors de lentille faible. En étudiant les propriétés statistiques des formes des galaxies et des quasars très lointains, les astronomes peuvent utiliser les effets de la lentille faible pour étudier la distribution de la matière noire dans l’univers.