Lentilles sombres : quand la danse de la lumière révèle l'invisible ✛ ✦
Les amas de galaxies agissent comme un couvercle embué sur une casserole de soupe bouillante. Leur masse colossale courbe l'espace, à l'image des gouttes de condensation sur le verre, focalisant la lumière d'étoiles lointaines en brefs éclairs. Ces « gouttes » sont de minuscules grumeaux de matière noire, peut-être composés de légères particules appelées axions ou de microscopiques trous noirs primordiaux. Lorsque l'image d'une étoile glisse dans le ciel et traverse un tel grumeau, sa luminosité augmente brusquement pendant des heures ou des jours. Cette amplification gravitationnelle est comparable à une lentille humide qui révèle soudainement des détails – mais ici, c'est une étoile entière qui est grossie.
Les télescopes James Webb et Hubble capturent ces événements sur des étoiles situées à des milliards d'années-lumière (la distance étant déterminée par le décalage vers le rouge). Des mesures précises de l'éclat (photométrie) et des simulations informatiques permettent de reconstituer la carte des gouttes sombres à partir de la forme de l'éclair. Fait étonnant : une étoile à cette distance apparaît généralement comme un point de la taille d'une pièce de monnaie vue sur la Lune, mais l'amplification est si forte que les astronomes remarquent l'assombrissement de son bord – comme pour notre Soleil. Cela aide à distinguer la nature des grumeaux : nuages duveteux d'axions ou points denses de trous noirs. Les premiers résultats montrent que la matière noire est bien plus granulaire qu'on ne le pensait – et le mystère de sa nature est plus proche d'être résolu.
Une supergéante rouge située à des milliards d'années-lumière apparaît depuis la Terre comme un point de la taille d'une pièce de monnaie sur la Lune – mais la lentille gravitationnelle la grossit au point que l'on peut remarquer l'assombrissement de son bord.
Cette technologie rappelle un peu l'intrigue du film « Interstellar », où les héros utilisent la gravité d'un trou noir pour obtenir des données d'une autre dimension – sauf qu'ici, ce sont des amas de galaxies entiers qui servent de « fenêtre ».