La théorie de la relativité générale d’Einstein prédisait que la masse courbe l’espace-temps et que la lumière voyageant dans un espace déformé suivrait des trajectoires courbes, un effet qui transforme les objets massifs en loupes cosmiques. Plus d’un siècle plus tard, le télescope spatial James Webb utilise cette prédiction pour scruter l’Univers plus profondément qu’aucun instrument avant lui.
Une nouvelle image de l’instrument NIRCam de JWST montre l’amas de galaxies MACS J0553.4-3342, situé à environ 4 milliards d’années-lumière dans la constellation de la Colombe. L’amas est en réalité constitué de deux sous-amas de masse à peu près égale qui sont déjà entrés en collision et se sont traversés, désormais séparés par environ 1 million d’années-lumière. Leur masse combinée, dominée par la matière noire, courbe l’espace-temps si fortement que les galaxies d’arrière-plan lointaines apparaissent sous forme d’arcs étirés et déformés.
L’effet « psychédélique » prévu par Einstein
L’élément le plus frappant de l’image est un arc orange vif sur le côté gauche du cadre. À l’intérieur se trouvent trois points lumineux distincts, soit trois images répétées d’une même galaxie d’arrière-plan, étirées et agrandies par le champ gravitationnel de l’amas. Il s’agit de l’effet de lentille à images multiples qu’Einstein avait prédit et que les astronomes utilisent désormais comme outil.
L’amas agit comme un télescope naturel, grossissant et illuminant des objets qui seraient autrement trop faibles et trop éloignés pour être vus. Les galaxies d’arrière-plan déformées visibles dans l’image datent de moins d’un milliard d’années après le Big Bang, offrant une fenêtre sur l’Univers primordial qu’aucun instrument construit par l’homme ne pourrait égaler.
Partie d’une étude plus vaste
L’image a été publiée comme Image du mois par l’Agence spatiale européenne et la NASA, et fait partie du relevé VENUS (Vast Exploration for Nascent, Unexplored Sources), un programme Treasury de JWST qui a reçu environ 300 heures de temps d’observation, ce qui en fait le deuxième plus grand programme JWST à ce jour. Le relevé est dirigé par Seiji Fujimoto à l’Université de Toronto et Dan Coe au Space Telescope Science Institute, avec pour objectif de cartographier systématiquement les galaxies de l’Univers primordial en utilisant la lentille gravitationnelle.
MACS J0553.4-3342 est un amas relativement jeune encore en cours d’assemblage. Deux galaxies elliptiques massives et brillantes ancrent chaque sous-amas, entourées de halos de galaxies plus petites liées, avec des galaxies spirales d’avant-plan et des étoiles brillantes de la Voie lactée dispersées dans le champ. Les arcs oranges traversant l’image sont des galaxies d’arrière-plan déformées, leur lumière étirée et distordue par la gravité de l’amas.
Pourquoi c’est important
La lentille gravitationnelle est devenue l’un des outils les plus puissants de l’astronomie d’observation. Elle permet aux astronomes d’étudier des galaxies trop lointaines ou trop faibles pour être vues autrement, en mesurant leurs propriétés, taux de formation d’étoiles, composition chimique et structure, au cours du premier milliard d’années de l’Univers. Chaque nouvelle image JWST d’un amas à lentille s’ajoute au catalogue de galaxies d’arrière-plan magnifiées disponibles pour des études ultérieures.
Le relevé VENUS est toujours en cours. Fujimoto et son équipe s’attendent à identifier des centaines de galaxies déformées, certaines datant de moins de 500 millions d’années après le Big Bang, fournissant le recensement le plus détaillé à ce jour de la formation des galaxies dans l’Univers primordial.
Traduit par Lydie
Sources
- Live Science: « JWST uses Einstein prediction to probe farthest reaches » (19 juillet 2026)
- ESA/Webb, NASA & CSA, S. Fujimoto : Image du mois potm2606a (3 juillet 2026)
- Relevé VENUS (JWST GO #6882) : Chercheur principal Seiji Fujimoto, co-chercheur Dan Coe