Les quasars (contraction de «quasi stellar astronomical radiosource») sont des objets astronomiques particuliers, ils ont l'apparence d'une étoile mais sont en fait des sources de rayonnement puissant très lointaines. Ces objets seraient la partie visible de galaxies actives hébergeant un trou noir massif. Un quasar unique pourrait être mille fois plus brillant que toute une galaxie d'une centaine de milliards d'étoiles, ce qui rend l'étude de leurs galaxies hôtes extrêmement difficile.
Selon la théorie générale de la relativité d'Einstein, si une grande masse (comme une galaxie ou grand un amas de galaxies) est placé le long de la ligne de mire d'une galaxie lointaine, le rayonnement lumineux provenant de la galaxie sera dévié par le fort champ gravitationnel de la lentille, déformant et parfois dédoublant ainsi les images que recevra un observateur placé sur la ligne de visée. La première lentille gravitationnelle a été découverte en 1979, elle produit une image d'un quasar lointain dédoublée et grandie par une galaxie au premier plan.
Le Laboratoire d'astrophysique de l'EPFL a observé pour la première fois un cas de quasar placé entre la Terre et une galaxie plus lointaine et jouant le rôle de lentille gravitationnelle. Cette avancée permettra des observations inédites grâce à ce phénomène qui offre une illustration de la relativité générale d'Albert Einstein.
Une galaxie, distante de 7,5 milliards d'années lumière, apparaît, magnifiée par un objet extrêmement lumineux situé entre elle et la Terre. Il s'agit d'un quasar agissant comme lentille gravitationnelle, que le Laboratoire d'astrophysique de l'EPFL en collaboration avec l'Institut Technologique de Californie (Caltech), a pu observer pour la première fois. La nouvelle est publiée aujourd'hui dans le magazine Astronomy & Astrophysics.
Un quasar désigne la partie centrale d'une galaxie en train d'être absorbée par un trou noir et qui devient alors extrêmement lumineuse.
Une lentille gravitationnelle est un phénomène omniprésent dans l'univers. Il est induit par des objets massifs, tels que des étoiles ou des galaxies, qui dévient les rayons de lumière à leur proximité. Si l'un de ces éléments est placé entre la Terre et une galaxie plus lointaine, cette dernière apparaîtra ainsi plus lumineuse, et donc plus facilement observable, mais également fortement déformée. Si l'alignement entre les différents astres est proche de la perfection, l'image de la source sera multipliée.
Ce phénomène de lentille est une conséquence intéressante de la Théorie de la relativité générale d'Einstein. Mais il est également un outil précieux dans le domaine de l'astrophysique, avec des applications dans la recherche d'exo-planètes, l'étude d'étoiles, de galaxies ou de quasars. La distorsion de la lumière, le nombre d'images de l'objet le plus éloigné et leur position dans le plan du ciel, fournit par exemple des informations essentielles sur la distribution de la matière de la galaxie agissant comme lentille et permet d'en peser la masse totale, matière noire incluse.
Une centaine de quasars dont l'image est démultipliée par une galaxie placée entre lui et la Terre ont été recensés. Mais c'est la première fois que le cas inverse est observé - le quasar est au premier plan, la galaxie au deuxième. L'intérêt de cette découverte est qu'elle offre la possibilité inédite de pouvoir mesurer la masse d'une galaxie contenant un quasar.
Cette avancée a été réalisée grâce à la base de données du SLOAN Digital Sky survey (www.sdss.org), qui met à disposition des scientifiques des cartes en trois dimensions couvrant plus d'un quart du ciel et montrant près d'un million de galaxies et plus de 120'000 quasars. Un échantillon de quelques 23'000 d'entre eux, situés dans l'hémisphère nord, a été sélectionné par l'équipe du Laboratoire d'astrophysique. Au final, seuls quatre d'entre eux semblaient agir comme lentille gravitationnelle.
L'un d'eux a été observé avec le télescope Keck (Caltech), implanté au sommet du Mauna Kea à Hawaii. Ces images seront complétées dans les prochains mois par des prises de vue de très haute qualité provenant du télescope spatial Hubble et qui ouvriront la voie à une étude systématique des quasars grâce à l'effet de lentille gravitationnelle.
