Résumé
Les lentilles gravitationnelles faibles, ou cisaillement cosmique, sont un outil très précieux pour obtenir la distribution de masse dans les halos, la masse totale et le biais entre matière noire et matière visible. Il est possible aussi d’observer les effets de lentille, donc le cisaillement, sur le fonds cosmologique. La déviation des rayons lumineux de ce fonds vestige du Big Bang apporte des diagnostics sur l’énergie noire et la gravité modifiée. Les amas nous servent aussi de télescopes gravitationnels et permettent de déterminer la physique des galaxies à grand redshift, impossible sans amplification. Plus la sensibilité et la résolution spatiale augmentent, plus nous avons de détails sur les lignes critiques du plan image (où le facteur de magnification tend vers l’infini), ou les caustiques, équivalentes dans le plan source. Tout près, le phénomène de lentille forte produit un nombre impair d’images, de chaque côté de la caustique, elles seront les symétriques dans un miroir (changement de parité), cela permet de les reconnaître dans la confusion.
Les déflections des photons du fonds cosmologique peuvent être calculées statistiquement, il y a en moyenne de l’ordre de 50 déflections pour une taille de lentille de 300 Mpc. Une marche au hasard va donner une déflection finale de 2 arcmin. Le cisaillement va dominer les structures à petite échelle. Sur le pic acoustique principal (1°), 2 arcmin correspond à 3 % de distorsion. Cette distorsion introduit aussi une polarisation du rayonnement, qu’il est important de prendre en compte pour mieux déterminer la polarisation initiale, traceur des ondes gravitationnelles primordiales (preuves de l’inflation). En effet, la polarisation ajoutée par le cisaillement est de type B (type rotationnel), justement traceur des ondes primordiales. Notons que l’effet ISW (Integrated Sachs-Wolf) dans le fonds cosmique dû aux grandes structures et à l’énergie noire, a été détecté en corrélation avec les cartes du Sloan. Il existe aussi une bonne corrélation des déflections avec le fond infrarouge (par stacking).
Enfin, en se servant des amas comme télescopes gravitationnels, il a été possible d’étudier le gaz moléculaire et la physique des nuages à grand z, et de montrer qu’il y avait une chute du nombre de galaxies massives à z = 8. Leur étude devra attendre le JWST.
