Qu'est-ce que la matière noire ?
Qu'est-ce que les mirages gravitationnels ?
Par bien des aspects, les effets de lentille gravitationnelle ressemblent
aux effets de lentilles optiques que l'on expérience quotidiennement.
- Par exemple, des images multiples de phares de voiture sont observées
en été quand la route a été chauffée
durant la journée. Il y a un gradient de température dans
l'air et la lumière des phares est déviée vers les
couches d'air frais (plus dense)... (Voir d'autres exemples didactiques
sur http://vela.astro.ulg.ac.be/themes/extragal/gravlens/bibdat/fran/gld_homepage.html,
http://theory2.phys.cwru.edu/~pete/GravitationalLens/GravitationalLens.html
).
Si par contre, la lentille est de taille stellaire ou sub-stellaire,
ces effets géométriques (< 0.001'') sont beaucoup plus petits
que la résolution des télescopes classiques ( ~1''). C'est
ce que l'on appelle des effets de microlentille. Il est donc impossible
de détecter des effets géométriques à ces
échelles-là. Par contre, et c'est la beauté de la
chose, dans ce cas de microlentilles, la lentille gravitationnelle focalise
néanmoins les rayons lumineux, et ce que l'on peut détecter
c'est une augmentation du flux de la source. Cette augmentation va varier
en fonction du déplacement transversal de la (micro-)lentille.
La signature du phénomène de microlentille est une variation
du flux de la source, sur des échelles de temps pouvant aller typiquement
de quelques jours à quelques années.
 |
Cas des quasars multiples et des effets de microlentille qui
peuvent affecter ses images. |
Une telle configuration se produit dans le cas des quasars multiples :
une galaxie lentille dédouble l'image du quasar. Si une étoile
ou un MACHO de cette galaxie lentille passe devant l'une de ces images,
la magnification d'une image sera décorrélée des
variations intrinsèques du quasar. Cela a été observé
sur quelques systèmes. Des observations de longue haleine sont
nécessaires pour pouvoir conclure quant à l'origine de ces
phénomènes.
Sinon un sujet à la mode est de rechercher des effets de microlentille
sur des étoiles de galaxies proches et où les lentilles seraient
des MACHOs du halo galactique. Ainsi, si le halo de notre Galaxie était
constitué d'objets compacts (MACHO) ayant une masse de 0.01 Mo
, l'observation d'étoiles dans une galaxie voisine pourrait nous
permettre de mettre en évidence le phénomène de microlentilles.
Par exemple, si un MACHO passe devant une étoile du Grand Nuage
de Magellan (galaxie satellite de la Voie Lactée), le flux de cette
étoile sera amplifié par le passage de cette lentille. -
Note : le phénomène de mirage gravitationnel est proportionnel
à la distance de la source (et celle de la lentille). Ainsi à
l'échelle d'une galaxie, l'effet d'occultation n'est pas sensible,
car les rayons lumineux sont déviés et l'amplification du
flux de la source l'emporte. Si les distances qui entrent en jeu sont
plutôt celles du système solaire, alors le phénomène
de mirage gravitationnel sera négligeable et l'occultation l'emportera.
- Dans la pratique, les abjects compacts ainsi détectés
pourraient également appartenir à la population du disque
ou du bulbe. Cela constitue donc une méthode élégante
pour détecter d'éventuels Machos qui se promènent
entre nous et les étoiles du Grand Nuage de Magellan. Pour en apprendre
plus sur le phénomène de microlentille, consulter les pages
de P. Sackett (en anglais) : http://www.astro.rug.nl/~psackett/NVWS/Microlenses.html
Néanmoins, la probabilité de détecter un tel événement
de microlentille est extrêmement faible : en observant une
étoile du Grand Nuage de Magellan, on a une chance sur un million
d'observer ce phénomène. Il s'agit donc de chercher une
aiguille dans une botte de foin... Les personnes qui avaient envisagé
le problème, il y a quelques décennies, avaient conclu que
cela était impossible. Aujourd'hui, avec le développement
de l'outil informatique, ce travail de titan est devenu possible. Pour
avoir une chance de détecter des phénomènes de microlentilles
et de tester l'hypothèse que ces Machos constituent la matière
noire, il faut être capable de suivre plusieurs millions d'étoiles
pendant plusieurs années. Pour cela, il faut prendre une galaxie
voisine (comme le Grand Nuage de Magellan) qui contient quelques 10 000 000 000
étoiles. Il est possible de suivre plusieurs millions d'entre elles :
les étoiles résolues. - Il y a en fait beaucoup
plus d'étoiles, car un grand nombre sont trop faibles pour pouvoir
être résolues et donc détectées. Cela a été
entrepris par plusieurs collaborations internationales : la collaboration
australo-américaine MACHO et la collaboration française
EROS ont été
les pionniers. Ils ont été suivi par les collaborations
américano-polonaise OGLE, française DUO, européenne
AGAPE, du pacifique
MOA (Japon,
Nouvelle-Zélande et Australie), américano-hollandaise PLANET, américano-australienne
MPS, etc.
En 1993, les premiers événements de microlentille ont
été détectés en direction du Grand Nuage de
Magellan, démontrant ainsi le succès de la méthode.
Un événement de microlentille classique est très
distinctif des étoiles variables connues. Ainsi il doit être
unique (à l'échelle de plusieurs générations,
une chance sur un million...), il a la propriété de ne pas
dépendre de la couleur (car c'est un effet géométrique),
et il a la forme caractéristique présentée sur la
figure. Dans la pratique, les objets compacts détectés pourraient
également appartenir à la population du disque ou du bulbe.
Ainsi, quelques centaines de ces événements ont été
détectés, la plupart sur des étoiles de notre Galaxie
comme sources et avec des étoiles de notre Galaxie comme lentilles.
Pour plus d'informations sur les groupes qui ont entrepris ces recherches,
consulter leur site :
| 
