Mirage gravitationnel

Tout ceci peut encore vous paraître abstrait et alors maintenant je vais vous montrer la diapositive d’astronomie. Cette fois-ci c’est un cliché pris aujourd’hui par les télescopes puissants et qui sont une matérialisation directe de la courbure de l’espace-temps, c’est-à-dire une preuve que l’espace-temps courbe n’est pas une fantaisie des théoriciens, mais que c’est une réalité, on appelle cela un mirage gravitationnel.

Voilà, alors cet objet céleste très bizarre qui s’appelle le trèfle à quatre feuille est en fait l’image d’un seul objet, mais qui est démultiplié quatre fois à cause de la courbure de l’espace-temps. Alors je peux vous expliquer pourquoi………

Euh... je peux prendre ça là un instant?……….on peut le mettre là………..oh, là,..ici, c'est très bien…voilà!

Alors, nous, nous sommes observateurs, nous sommes sur terre, nous sommes là; nous observons un astre extrêmement lointain, par exemple, une galaxie très lointaine, un quasar, quelques milliards d’années lumière, ici.Bon…  Si l’espace entre les deux était parfaitement plat, par exemple, s’il n’y avait pas de matière, et bien on aurait un rayon lumineux allant à peu près en ligne droite, ici, et donc on verrait la galaxie dans une direction donnée et une seule fois, bien entendu. Maintenant évidemment il est clair que plus on regarde loin, plus on a des chances de trouver sur la ligne de visée d’autres objets, évidemment des galaxies ou des amas de galaxies: alors c’est exactement ce qui se passe ici.

Donc imaginons donc que sur le trajet entre O et Q il y a un corps très massif, ou un ensemble de corps très massifs, une galaxie ou un amas de galaxies. Donc avec les histoires du tissu élastique, dont je vous ai parlé, eh bien, la relativité générale nous dit que l’espace et le temps, au voisinage de cette grande concentration de masse, va être incurvé, va être courbe. Autrement dit, les rayons lumineux qui vont passer là vont avoir leur trajectoire non plus rectiligne mais déviée. Alors, exemple, un rayon lumineux qui part de ce côté-là et qui normalement, s'il n'y avait pas ça, n'atteindrait pas l'observateur, va être infléchi dans son trajet par la présence de cette masse, c'est-à-dire par l’espace courbe, et va parvenir à l’observateur comme ceci. Donc l’observateur va avoir l’impression de voir le quasar dans cette direction là, c’est-à-dire va avoir une impression, va avoir une première image fantôme, Q1, et puis il va y voir un autre rayon lumineux, par exemple, qui va partir par en bas et qui va être également infléchi par le champ gravitationnel  et qui va parvenir à l’observateur dans cette direction-là et l’observateur va avoir l’impression de voir une deuxième image, Q2, du quasar et ainsi de suite.

Et alors, alors selon la nature exacte de cette masse intermédiaire, que l'on va appeler une lentille, mais une lentille gravitationnelle, c'est un petit peu le même principe que les lentilles optiques, mais ça joue cette fois-ci sur la forme même de l'espace-temps, selon la nature de la lentille on a une démultiplication plus ou moins importante de l’image: c’est exactement ce que l'on voit sur cette croix d'Einstein où on a cette fois-ci ces quatre images-là, qui sont en fait les images fantôme d’un seul et unique objet, qui est, en fait derrière, caché, derrière la lentille parce que ici en plus on voit la lentille intermédiaire, qui est, en fait, une galaxie beaucoup plus proche, grosso modo, si vous voulez, à quelques centaines de millions d’années lumière, alors que ce qui est là c'est encore beaucoup plus loin, c’est dans l’ordre de un milliard d’années lumière et alors vraiment c'est une manifestation directe de la courbure de l’espace-temps que l'on observe aujourd’hui dans les télescopes.