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Objet Hamilton : Hubble détecte une configuration unique de lentilles gravitationnelles

Les astronomes ont découvert une configuration de lentille gravitationnelle inhabituelle, surnommée « objet Hamilton », composée de deux images d’une galaxie d’arrière-plan en spirale regroupée dans un pli et d’une troisième image résolue de la même galaxie spirale, qui créent ensemble une formation tangentielle.

Cette photo de Hubble montre trois images agrandies d’une galaxie lointaine intégrée dans un groupe de galaxies appelé SDSS J223010.47-081017.8. Crédit d’image : NASA/ESA/Hubble/Richard E. Griffiths, Université d’Hawaï/Jenny Wagner, Université de Heidelberg/Joseph DePasquale, STScI.

Dans des images acquises par le télescope spatial Hubble de la NASA/ESA, l’astronome de l’Université Shawnee Timothy Hamilton et ses collègues découvrent que l’immense gravité d’un groupe de galaxies non indexées qui se chevauchent fait que l’espace se déforme, s’amplifie, s’éclaircit et s’étire. Une galaxie loin derrière.

Bien que les études de Hubble révèlent bon nombre de ces distorsions de miroir et de miroir causées par la lentille gravitationnelle, cet objet a été particulièrement mystifiant.

Dans ce cas, un alignement subtil entre une galaxie à l’arrière-plan et un amas de galaxies au premier plan donne deux copies agrandies de la même image de la galaxie lointaine.

Ce phénomène rare se produit parce que la galaxie d’arrière-plan est une ondulation dans le tissu de l’espace.

Cette ondulation est une région de forte amplification, causée par l’attraction gravitationnelle de quantités denses de matière noire, la colle invisible qui constitue la majeure partie de la masse de l’univers.

Au fur et à mesure que la lumière de la galaxie lointaine traverse l’amas le long de cette ondulation, deux images miroir sont produites, ainsi qu’une troisième image qui peut être vue de côté.

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Dr. Hamilton, co-auteur du livre “A papier Publié dans Avis mensuels de la Royal Astronomical Society.

Le phénomène rare n’était pas bien connu lorsqu’il a découvert d’étranges caractéristiques linéaires en 2013.

En regardant à travers les images du quasar, il a découvert les images réfléchissantes et les lignes parallèles. Il n’avait jamais rien vu de tel auparavant, ni aucun des autres membres de l’équipe.

Les astronomes ont donc commencé leur quête pour résoudre le mystère de ces lignes droites déroutantes, qui ont ensuite été surnommées “l’objet Hamilton” pour leur découvreur.

En utilisant les données du Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ils ont découvert que le groupe antérieur à l’origine du cristallin se trouve dans la même région que les images agrandies, mais il n’apparaissait dans aucun sondage indexé.

Cependant, le fait que les images étranges se trouvaient au centre d’un amas a clairement indiqué à l’équipe que l’amas produisait les images lenticulaires.

Leur prochaine étape consistait à déterminer si les trois images étaient prises à la même distance et étaient donc toutes des images déformées de la même galaxie lointaine.

Des mesures spectroscopiques avec les observatoires Gemini et WM Keck à Hawaï ont aidé les chercheurs à confirmer cette affirmation, montrant que les images provenaient d’une galaxie située à plus de 11 milliards d’années-lumière.

La galaxie lointaine, basée sur la reconstruction de la troisième image par lentille, ressemble à un vortex en zigzag avec une formation continue d’étoiles grumeleuses.

Ils ont également découvert que la masse de premier plan, connue sous le nom de SDSS J223010.47-081017.8, est située à plus de 7 milliards d’années-lumière.

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“Cette lentille gravitationnelle est très différente de la plupart des lentilles que Hubble a étudiées auparavant, en particulier dans l’étude des amas Hubble Frontier Fields”, a déclaré l’auteur principal, le Dr Richard Griffiths, astronome à l’Université d’Hawaï.

“Vous n’avez pas besoin de regarder ces amas trop longtemps pour trouver de nombreuses lentilles. Dans cet objet, c’est la seule lentille que nous ayons. Et nous ne connaissions même pas l’amas au début.”

Selon l’équipe, étant donné que la configuration des plis présente des caractéristiques de luminosité de surface très distinctes, des observations de suivi de microlentilles ou des enquêtes détaillées sur des caractéristiques de luminosité de surface individuelles à une résolution plus élevée pourraient éclairer davantage les propriétés de la mystérieuse matière noire.

“Il est remarquable que nous n’ayons besoin que de deux images miroir pour mesurer à quel point la matière noire est grumeleuse ou non dans ces positions”, a déclaré la co-auteure, le Dr Jenny Wagner, astrophysicienne à l’Université de Heidelberg.

“Ici, nous n’utilisons aucun modèle d’objectif. Nous prenons simplement ce qui peut être observé à partir des multiples images et du fait qu’elles peuvent être transformées les unes dans les autres. Elles peuvent être pliées ensemble par notre méthode. Cela nous donne vraiment une idée de la fluidité de la matière noire dans ces deux positions.”

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Richard E. Griffiths et d’autres. 2021. Le corps de Hamilton – une galaxie semblable à un amas s’étendant le long de la matière caustique gravitationnelle d’un amas galactique : contraintes sur l’agglomération de la matière noire. MNRAS 506 (2) : 1595-1608 ; doi: 10.1093/manras/stab1375

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Delphine Perrault

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