Le 12 novembre 2026, la NASA a publié un collage de neuf lentilles gravitationnelles fortes observées par Hubble. Ces galaxies massives courbent la lumière d’objets plus lointains et transforment leurs images en arcs, en anneaux ou en points multiples. Elles ont d’abord été repérées par DESI, le Dark Energy Spectroscopic Instrument installé au Kitt Peak, en Arizona, avant de servir de banc d’essai au télescope Roman, lancé le 30 août 2026. Objectif : peser la matière noire et chercher ses petits grumeaux.

Neuf lentilles, neuf façons de courber la lumière

Le collage tient en neuf panneaux, lettrés de A à I. Chacun montre une galaxie de premier plan qui joue le rôle de loupe. Derrière elle, une galaxie plus lointaine voit sa lumière déviée, étirée, parfois multipliée. La galaxie lentille n’est pas une lentille de verre. C’est sa masse, étoiles et matière noire comprises, qui courbe l’espace autour d’elle.

Le panneau A montre un arc et son contre-arc. La galaxie d’arrière-plan apparaît deux fois, de part et d’autre de deux galaxies de premier plan dont les masses s’additionnent. Le panneau F montre un anneau d’Einstein, une configuration rare. L’alignement entre la galaxie lentille et la source est si précis que l’image de la source encercle presque entièrement la galaxie de devant. Le panneau I montre une galaxie quadruplement lentillée, reproduite en quatre points flous autour du centre. Le panneau C en montre une autre, avec deux nœuds brillants qui trahissent probablement des nurseries d’étoiles.

Collage de neuf lentilles gravitationnelles observées par Hubble, en trois rangées de trois panneaux lettrés de A à I.
Les neuf lentilles fortes du collage, repérées par DESI puis observées par Hubble. Les panneaux A à I montrent des arcs, des anneaux et des images multiples. Crédit : NASA, ESA et X. Huang (University of San Francisco), traitement Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

La diversité ne s’arrête pas à la forme des arcs. Certains arcs sont bleus, d’autres rouges. Le bleu signale des étoiles jeunes, le rouge des étoiles plus âgées. La couleur raconte donc la population stellaire de la galaxie d’arrière-plan, pas seulement sa position. La plupart des galaxies lentilles sont des elliptiques, plus âgées, plus denses et plus compactes que la moyenne. Mais le panneau G montre une galaxie allongée, peut-être par un effet de perspective, et les panneaux B et F des galaxies à bras spiralés.

Panneau A du collage, un arc lumineux et son contre-arc autour de deux galaxies de premier plan.
Panneau A, une configuration arc-contre-arc. La galaxie d’arrière-plan apparaît deux fois, déformée par la masse combinée de deux galaxies de premier plan. Crédit : NASA, ESA et X. Huang (University of San Francisco), traitement Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Le panneau D ajoute un détail que Hubble est bien placé pour voir. Sa galaxie lentille est traversée par une bande de poussière sombre, rare dans ce rôle. Cette bande coupe l’arc lumineux et pourrait cacher une partie d’un anneau d’Einstein. L’infrarouge, moins arrêté par la poussière, dira si l’anneau est complet.

Panneau D du collage, une galaxie lentille traversée d’une bande de poussière sombre qui coupe un arc lumineux.
Panneau D, une bande de poussière traverse la galaxie lentille et coupe l’arc. L’infrarouge de Roman pourrait révéler un anneau d’Einstein plus complet. Crédit : NASA, ESA et X. Huang (University of San Francisco), traitement Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

Comment une lentille pèse la matière noire

Une lentille gravitationnelle ne donne pas seulement une belle image. Elle donne une mesure. La forme des arcs dépend de la masse totale de la galaxie de premier plan. Les astronomes construisent un modèle de la lentille, comparent la position et la courbure des images, puis ajustent la masse jusqu’à ce que le modèle reproduise l’observation. Étoiles, gaz et matière noire entrent dans le calcul.

La méthode est indirecte, mais elle marche. C’est même l’un des rares moyens de peser la matière noire d’une galaxie individuelle. Hubble apporte ici ce qu’aucun relevé au sol ne fournit facilement : une image nette des arcs, dans le visible et l’ultraviolet. Les modèles peuvent alors chercher des défauts minuscules dans la courbure. Ces défauts trahiraient des concentrations de masse invisibles sur le trajet de la lumière.

La théorie de la matière noire froide prédit justement des grumeaux. Selon elle, la matière noire ne se répartit pas en un seul bloc lisse. Elle s’agglutine en petites structures, dont les masses iraient de un million à un milliard de masses solaires. Pour comparaison, le halo de matière noire de la Voie lactée pèse environ 1 300 milliards de masses solaires. Les grumeaux cherchés sont donc des nains à côté de notre halo, et leur effet sur un arc est infime.

Panneau I du collage, une galaxie d’arrière-plan reproduite en quatre points lumineux autour de la galaxie lentille.
Panneau I, une galaxie quadruplement lentillée. La position et la finesse des quatre images contraignent la masse de la galaxie lentille. Crédit : NASA, ESA et X. Huang (University of San Francisco), traitement Gladys Kober (NASA/Catholic University of America).

C’est là que les neuf images prennent leur valeur. Elles offrent un échantillon de configurations, de masses et de couleurs. Les chercheurs peuvent tester leurs modèles sur des cas très différents avant de les appliquer au plus grand nombre de lentilles que Roman doit trouver. La NASA parle d’un outil logiciel, un « super-intelligence tool », pour retrouver ces arcs dans les images à venir. Le nom impressionne, la fonction est plus terre à terre : repérer et mesurer vite, sur des volumes que l’œil humain ne peut pas suivre.

Roman, la moissonneuse de lentilles

Roman a été lancé le 30 août 2026 à 7 h 26, heure de l’Est, par une Falcon Heavy de SpaceX depuis le pas de tir 39A, en Floride. Il entamait alors un voyage de trois mois vers son orbite finale. Son atout tient en deux mots : grand champ. Son champ de vision est au moins 100 fois plus large que celui de Hubble, pour une netteté comparable.

La différence de rôle est simple. Hubble isole une lentille et en montre les détails. Roman photographie de vastes pans de ciel et en collecte beaucoup d’un coup. L’un travaille à la loupe, l’autre au filet. Les deux ne font pas le même métier, et c’est précisément pour cela que la NASA les associe. Si Roman repère une lentille particulièrement intéressante, Hubble pourra revenir dessus dans le visible et l’ultraviolet.

Roman observe surtout dans l’infrarouge, avec un peu de visible. Cette lumière traverse mieux la poussière qui bloque parfois les arcs. Elle permet aussi de voir des galaxies plus lointaines, donc plus anciennes. Le télescope doit ainsi mesurer la masse de nombreuses galaxies lentilles, à des distances variées, et voir comment la matière noire s’est organisée au fil du temps.

Schéma en quatre étapes, de la détection DESI à l’imagerie Hubble, aux modèles de masse, puis au relevé de Roman.
De DESI à Roman. Le relevé au sol repère les alignements, Hubble montre les arcs, les modèles donnent la masse, Roman doit passer à l’échelle. Schéma : Tracker-1, d’après NASA.

Un banc d’essai, pas encore une réponse

Il faut résister à une tentation. Les neuf images ne sont pas une détection de matière noire. La NASA écrit que ces observations pourraient confirmer ou écarter une théorie, pas qu’elles l’ont déjà fait. Les grumeaux de un million à un milliard de masses solaires restent une prédiction. Pour les voir, il faudra des modèles plus fins, des arcs plus nombreux et des images plus profondes.

Le programme est donc une préparation, au sens fort. Hubble fournit les cas d’école et les outils de mesure. Roman doit fournir le volume. Les chercheurs parlent d’un échantillon varié et nombreux, capable de tester la théorie sur un ensemble bien plus vaste. La question n’est plus de savoir si une lentille peut courber la lumière. Elle est de savoir si les petites irrégularités des arcs portent la signature des grumeaux prédits.

Les neuf panneaux sont aussi une leçon de diversité. Une galaxie lentille n’est pas toujours une elliptique bien ronde. Elle peut avoir des bras, une bande de poussière, une forme allongée. Chaque détail change le modèle, donc la masse. En accumulant les cas, les astronomes apprennent à distinguer ce qui vient de la physique de ce qui vient de la géométrie. C’est ce tri qui rendra les mesures de Roman exploitables.

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