PREMIÈRE OBSERVATION D'UNE LENTILLE GRAVITATIONNELLE À L'ÉCHELLE D'UNE GALAXIE

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Prédiction de l’effet de lentille gravitationnelle

Albert Einstein a formulé la théorie de la relativité générale – encore dite théorie de la gravitation – en 1915. Elle relie la structure de l’espace-temps, définie par la relativité restreinte (1905), à la présence des masses qu’il contient. La représentation de cette relativité générale, donnée par John Wheeler (1911-2008), est explicite : « La matière dit à l’espace-temps comment se courber et l’espace-temps dit à la matière [matière-énergie] comment se mouvoir. » Cette affirmation se vérifie par une prédiction correcte de l’expansion de l’Univers, découverte en 1929, et par les conséquences cosmologiques à très grande échelle qui en ont été déduites depuis (par exemple la répartition de la matière noire).

Vérifier localement la relativité générale fut plus difficile, à cause de la petitesse des masses mises en jeu. En 1919, la courbure locale de l’espace due à la masse du Soleil a été observée lors d’une éclipse totale de Soleil et a confirmé la validité de la relativité générale. Pourrait-on observer un phénomène semblable causé par la masse d’une étoile lointaine ? La déviation des rayons lumineux par cette masse produirait un effet semblable à celui d’une lentille convergente en optique, d’où l’apparition de l’expression « lentille gravitationnelle ». La question est discutée dès 1924, mais il faut attendre 1936 pour qu’elle soit reprise par Einstein qui introduit l’idée d’effet de lentille gravitationnelle. Celui-ci prévoit que l’observateur terrestre doit voir un anneau autour d’une étoile quand celle-ci dévie les rayons lumineux issus d’une étoile plus éloignée, à une seule et rigoureuse condition toutefois : il faut que, pour l’observateur terrestre, ces deux objets soient très parfaitement alignés. Le diamètre angulaire calculé de l’anneau est si petit qu’aucun télescope n’aurait assez d’acuité pour le distinguer : « Bien sûr, il n’y a aucun espoir d’observer ce phénomène directement », concluait Einstein. Il se trompait.

Stimulé par cette analyse, [...]


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Écrit par :

  • : professeur émérite de l'université Paris-VII-Denis-Diderot, membre de l'Académie des sciences

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Pierre LÉNA, « PREMIÈRE OBSERVATION D'UNE LENTILLE GRAVITATIONNELLE À L'ÉCHELLE D'UNE GALAXIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 novembre 2020. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/premiere-observation-d-une-lentille-gravitationnelle-a-l-echelle-d-une-galaxie/