Sept ans d'observation d'un mirage cosmique express
La lumière du quasar PS J2305+3714 voyage vers nous depuis plus de onze milliards d'années. En chemin, elle passe près d'une galaxie massive qui, par sa gravité, courbe sa trajectoire, comme une boule lourde creuse un drap tendu. Au télescope, nous ne voyons pas un seul quasar, mais deux de ses images – deux points lumineux qui sont en réalité le même objet lointain.
Pendant sept ans, de 2018 à 2024, les astronomes ont photographié cette paire toutes les quelques nuits avec un télescope dans les montagnes d'Ouzbékistan. Il s'est avéré que la luminosité de chaque image ne change presque pas – les scintillements ne dépassent pas un centième de magnitude. Cela signifie qu'il n'y a pas de amas denses de matière noire entre nous et le quasar qui pourraient déformer l'image.
Les astronomes ont mesuré ce délai : 52 jours. D'abord, l'image la plus brillante s'illumine, puis 52 jours plus tard, la seconde. En connaissant la distance à la lentille et l'angle entre les images, on peut calculer à quelle vitesse l'Univers s'étend. C'est l'une des rares méthodes pour mesurer la vitesse d'expansion sans l'échelle des distances, qui accumule des erreurs.
Le spectre du quasar a montré qu'il s'éloigne de nous à une vitesse correspondant à un décalage vers le rouge de 1,79, et la galaxie-lentille à un décalage de 0,47. Ces nombres, avec le délai et l'angle, forment un tableau cohérent qui s'accorde avec le modèle standard de l'Univers. PS J2305+3714 devient un point de plus, fiable, sur la carte des distances cosmiques.
Le délai de 52 jours, c'est comme si deux coursiers partaient du même endroit au même moment, mais l'un prenait le chemin direct et l'autre faisait le tour d'une montagne. Le second arrivera plus tard, même s'ils sont partis en même temps.