Plus d'une centaine d'étoiles lointaines dans une seule galaxie express
La lumière de la lointaine galaxie du Dragon met plus de sept milliards d'années à nous parvenir. En chemin, elle passe près d'un immense amas de galaxies dont la gravité courbe le trajet de la lumière, comme une lentille. La galaxie nous apparaît donc plus brillante et plus grande qu'elle ne l'est en réalité — comme une loupe agrandit un petit texte. À l'intérieur de cette lentille cosmique se trouvent aussi des étoiles individuelles. Lorsqu'une de ces étoiles passe exactement devant l'une des étoiles du Dragon, la lumière de cette dernière est brièvement amplifiée encore davantage, et nous observons un éclat.
Pendant trois années consécutives, les astronomes ont filmé cette région avec la caméra du télescope James Webb. Ils cherchaient de tels éclats — des étoiles qui apparaissaient puis disparaissaient sur les images. Ils en ont recensé plus d'une centaine. C'est un record : auparavant, on ne pouvait en repérer que quelques dizaines tout au plus dans une seule galaxie. On peut désormais compter combien d'étoiles brillantes et combien d'étoiles faibles se trouvent dans le Dragon. Il s'avère qu'il y a plus d'étoiles brillantes que ce que prévoyaient les anciens modèles.
La position des éclats renseigne aussi sur la répartition de la matière noire invisible dans l'amas. Les éclats se produisent plus souvent là où la lentille gravitationnelle est la plus puissante. Cela aide à affiner la carte de l'amas et à tester des hypothèses sur la nature de la matière noire. Les astronomes ont également remarqué que les éclats ne sont pas tout à fait symétriques : d'un côté du centre, ils sont plus nombreux que de l'autre. Ce déséquilibre pourrait être une trace des propriétés ondulatoires de la matière noire — si elle est constituée de particules ultralégères qui se comportent comme des ondes.
Un tel recensement massif d'étoiles lointaines constitue un nouvel outil. Auparavant, on jugeait des étoiles des galaxies lointaines par leur lumière globale ; désormais, on peut littéralement compter les étoiles individuelles. C'est comme si, au lieu d'observer une foule de loin, on commençait soudain à voir les visages.
Résumé original
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.22702
Highly magnified stars at cosmological distances ($$z \gtrsim 0.7$$) become detectable thanks to microlensing by intracluster stars near the critical curves of galaxy clusters. Multi-epoch photometric campaigns targeting caustic crossing galaxies magnified by massive galaxy clusters enable the detection of these objects as transient events. Such stars provide unique opportunities to study stellar populations at early cosmic times, probe the nature of dark matter, reveal small-scale structure in the cluster, and improve lens models. To date, only a few dozen high-redshift stars have been reported, with a single lensed galaxy, the Dragon, holding the current record of 44 detections. These numbers, however, remain insufficient to exploit their full potential. In this paper, owing to the inclusion of new observations, we report the identification of more than 100 magnified stellar events in the Dragon, behind the massive galaxy cluster Abell 370. The relatively low redshift of the Dragon ($$z\approx0.725$$) facilitates the detection of its most massive stars. Using imaging data from three different cycles (2022--2024) with the James Webb Space Telescope, we apply a time-domain technique to identify flux variations associated with caustic-crossing events. From the spatial distribution of stellar events we constrain the high-end slope of the stellar luminosity function, finding $$\beta=2.18^{+0.20}_{-0.30}$$. Alternatively, assuming a fixed slope, we constrain the microlens surface mass density. In addition, we examine the parity asymmetry of the detected caustic-crossing events, a proposed probe of wave dark matter, and find that it remains present. We also use the events to trace the regions of highest magnification, offering an alternative way to map the system critical curves.
La galaxie du Dragon doit son nom à sa forme allongée : la lentille gravitationnelle a étiré son image en un arc qui ressemble au corps sinueux d'un dragon.
Dans la série « Star Trek », les lentilles gravitationnelles étaient utilisées pour scruter le passé lointain de l'Univers — mais là, c'était une technologie, alors qu'ici, c'est la nature elle-même.