Dans un jeu cosmique de cache-cache galactique, le télescope spatial Hubble de la NASA a capturé une galaxie spirale barrée imposante, à peu près de la taille de notre propre Voie lactée - mais le vrai tour de passe-passe se cache dans le coin inférieur droit. Là, une galaxie d'arrière-plan lointaine est agrandie et déformée par la gravité d'une galaxie plus proche, un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle. C'est comme un miroir déformant, sauf que le miroir est l'espace-temps et que la maison des glaces est l'univers entier.

Cette image particulière est l'une des nombreuses observations de lentilles gravitationnelles que Hubble a réalisées en préparation de la science avec le nouveau télescope spatial Nancy Grace Roman. Considérez Hubble comme le stagiaire diligent qui fait le travail de base pendant que Roman se prépare à fondre sur la scène avec son champ de vision beaucoup plus large. Une lentille gravitationnelle se produit lorsque la masse d'un objet au premier plan - comme une galaxie - déforme l'espace-temps, provoquant la courbure, la distorsion et l'agrandissement de la lumière lorsqu'elle passe autour de l'objet, comme une lentille géante dans l'espace. Cela nécessite un alignement fortuit précis entre les galaxies de premier plan et d'arrière-plan, car l'univers, apparemment, a le sens du timing dramatique.

Sur cette image, la lentille gravitationnelle présente une galaxie elliptique de premier plan située à environ 4,5 milliards d'années-lumière. Cela signifie que la lumière que nous voyons de cette galaxie aujourd'hui aurait commencé à voyager vers nous alors que notre système solaire était encore en formation - donc, en gros, quand la Terre était encore un paysage infernal en fusion et que personne n'avait inventé la roue. La galaxie d'arrière-plan est à environ huit milliards d'années-lumière, presque deux fois plus loin. Elle apparaît comme une paire d'arcs : un grand et très visible en haut à gauche de la galaxie de premier plan, l'autre une image beaucoup plus petite et inversée de la même galaxie d'arrière-plan en bas à droite. Cette configuration est appelée paire arc-contre-arc, ce qui ressemble à une figure de gymnastique fantaisiste mais n'est en réalité que la gravité qui fait son habituel excès de zèle.

Plus la galaxie de premier plan est massive, plus la lentille gravitationnelle est forte et plus elle courbe la lumière de manière significative. En étudiant la distorsion de la galaxie d'arrière-plan, les chercheurs peuvent déterminer la quantité de masse que contient la galaxie de premier plan. Cela joue un rôle énorme dans l'étude de la matière noire, la substance mystérieuse et invisible qui constitue la majorité de la masse de l'univers. La matière visible ne suffit pas à expliquer le niveau de distorsion de la galaxie d'arrière-plan, ce qui permet aux chercheurs de calculer à la fois la masse de la galaxie de premier plan et la quantité de matière noire qu'elle contient. En d'autres termes, l'univers est principalement constitué de quelque chose que nous ne pouvons pas voir, et nous utilisons une loupe cosmique géante pour déterminer combien de cette substance se cache dans une galaxie donnée. La science !

Presque tous les objets de cette image sont des galaxies, à l'exception de quelques étoiles de premier plan dispersées. La galaxie spirale barrée de cette image - ainsi nommée parce que ses bras s'étendent à partir d'une barre d'étoiles en son centre - est à peu près de la taille de notre propre galaxie de la Voie lactée, que les astronomes pensent également être une spirale barrée. La minuscule spirale à gauche de la grande spirale pourrait être une galaxie satellite, semblable aux Grand et Petit Nuages de Magellan qui orbitent autour de la Voie lactée. C'est comme une entourage galactique.

Hubble observe le cosmos principalement dans la lumière visible et ultraviolette avec une certaine couverture infrarouge, tandis que Roman voit principalement les longueurs d'onde infrarouges et une partie de la lumière visible. Hubble peut fournir des vues à haute résolution d'objets individuels, tandis que Roman a un champ de vision beaucoup plus large propice aux panoramas. Donc Hubble est le photographe portraitiste, et Roman est l'artiste paysagiste. Ensemble, ils construiront une image encore plus complète du cosmos.

Ce n'est qu'une des nombreuses images de lentilles gravitationnelles capturées par Hubble. Les astronomes les utiliseront pour analyser les distorsions gravitationnelles afin d'en apprendre davantage sur la matière noire dans les galaxies de premier plan et pour préparer le terrain aux futures observations de Roman. Hubble ne peut observer ces lentilles gravitationnelles qu'une à la fois, tandis que la large vue du ciel de Roman