L'univers révèle souvent ses plus anciens souvenirs de manière inattendue. À travers des milliards d'années-lumière, des galaxies faibles qui resteraient autrement cachées apparaissent parfois plus brillantes, étirées en arcs lumineux ou en cercles presque parfaits. Ces formes remarquables ne sont pas des illusions d'optique mais des conséquences naturelles de la gravité elle-même, transformant le cosmos en son propre télescope géant.

Le télescope spatial James Webb (JWST) utilise ce phénomène, connu sous le nom de lentille gravitationnelle, pour étudier certaines des galaxies les plus lointaines jamais observées. Cet effet a été prédit par la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein il y a plus d'un siècle, qui décrit comment des objets massifs plient le tissu de l'espace-temps et redirigent le chemin de la lumière qui y voyage.

Lorsqu'une galaxie massive au premier plan s'aligne avec une galaxie beaucoup plus lointaine, la gravité de l'objet au premier plan plie et magnifie la lumière de l'arrière-plan. Selon la précision de l'alignement, les astronomes peuvent observer des arcs allongés ou des cercles complets appelés anneaux d'Einstein. Ces lentilles cosmiques naturelles permettent aux scientifiques de détecter des galaxies qui seraient autrement trop faibles pour une observation directe.

Des images récentes mises en avant par le programme d'observation COSMOS-Web présentent huit exemples frappants de lentilles gravitationnelles. Le projet a consacré environ 255 heures d'observations de Webb à l'étude de plus de 42 000 galaxies et a identifié plus de 400 systèmes de lentilles gravitationnelles potentiels, fournissant aux chercheurs une collection sans précédent pour des études futures.

Parmi les découvertes les plus notables se trouve un anneau d'Einstein entourant la galaxie désignée COSJ100024+015334. La lentille gravitationnelle magnifie la lumière d'une galaxie qui existait lorsque l'univers avait environ un milliard d'années, permettant aux astronomes d'examiner des structures qui se sont formées durant les premières étapes de l'univers.

Les instruments infrarouges de Webb offrent des avantages significatifs par rapport aux précédents télescopes spatiaux en détectant la lumière qui a été étirée à des longueurs d'onde plus longues à mesure que l'univers s'étend. Ces observations révèlent des galaxies poussiéreuses et extrêmement lointaines qui sont difficiles ou impossibles à détecter avec des télescopes à lumière visible seuls. Les images détaillées aident également les chercheurs à enquêter sur la matière noire, l'évolution des galaxies et la croissance des structures cosmiques à grande échelle.

Les scientifiques soulignent que la lentille gravitationnelle est plus qu'un phénomène visuellement frappant. Parce que la quantité de lumière déviée dépend de la masse de l'objet au premier plan, y compris la matière noire invisible, ces observations fournissent une méthode importante pour mesurer la distribution de la matière dans tout l'univers tout en étendant simultanément la vue de l'humanité plus loin dans l'histoire cosmique.

Alors que le télescope spatial James Webb poursuit sa mission, la prédiction centenaire d'Einstein reste l'un des outils les plus précieux de l'astronomie. En combinant la puissance de la technologie infrarouge avancée avec les lentilles gravitationnelles de la nature, les chercheurs découvrent progressivement des chapitres de l'histoire la plus ancienne de l'univers qui sont restés cachés pendant des milliards d'années.

Avertissement sur les images AI : Les images accompagnantes sont des représentations artistiques générées par IA inspirées par des observations astronomiques et ne sont pas de véritables photographies du télescope spatial James Webb.

Sources : NASA, ESA/Webb, Live Science, Space.com