Voir la source de Anneau d'Einstein

[[File:A Horseshoe Einstein Ring from Hubble.JPG|vignette|upright=2|Photo d'un anneau d'Einstein prise par le [[télescope spatial Hubble]] en décembre 2011.]]
En [[astronomie]], un '''anneau d'Einstein''' est un cas particulier de [[lentille gravitationnelle|mirage gravitationnel]].

Il résulte de la déformation en forme d'[[anneau]] ou d'[[Arc d'observation|arc]] d'une source lumineuse, telle qu'une [[galaxie]], une [[étoile]], un [[quasar]], par un [[corps céleste]] extrêmement massif, comme une grosse [[galaxie]] ou un [[trou noir]]. Les [[photon]]s émis par la source sont déviés de leur trajectoire rectiligne par la [[gravitation]] exercée par le corps massif comme s'ils traversaient une [[Lentille (optique)|lentille]]. On parle de [[lentille gravitationnelle]]. Cette déviation prend l'apparence d'un anneau lorsque l'observateur, la lentille ainsi que la source située derrière la lentille sont parfaitement alignés et lorsque l'observateur se trouve assez près du point où se forme l'[[image (optique)|image]].

Le phénomène a été nommé en l'honneur d'[[Albert Einstein]], dont la théorie de la [[relativité générale]] a permis de postuler l'existence des lentilles gravitationnelles.

== Histoire du concept ==
[[File:Einstein-Ring-schem de.png|vignette|upright=1.3|Schéma d'un anneau d'Einstein.]]
=== Prédiction ===
L'idée d'un effet de lentille gravitationnelle aurait été soulignée par Einstein dès 1912, quelques années avant la publication de sa théorie de la [[relativité générale]]<ref>{{article|langue=en|prénom1 = Jurgen |nom1=Renn | prénom2=Tilman|nom2=Sauer|prénom3=John|nom3=Stachel | titre =The Origin of Gravitational Lensing: A Postscript to Einstein's 1936 Science paper | périodique = Science | volume = 275 | pages = 184–186 | année = 1997 | doi = 10.1126/science.275.5297.184 | pmid =8985006 | numéro = 5297|résumé=http://adsabs.harvard.edu/abs/1997Sci...275..184R|bibcode = 1997Sci...275..184R }}</ref>.

En 1924, [[Orest Chwolson]] publie un court article à propos de l'effet de lentille gravitationnelle<ref>{{article|langue=de|prénom1= O. | nom1= Chwolson | titre = Über eine mögliche Form fiktiver Doppelsterne | périodique = Astronomische Nachrichten | volume = 221 | numéro= 20 | pages = 329 | année = 1924 | bibcode = 1924AN....221..329C | doi = 10.1002/asna.19242212003}}</ref>. Einstein développera plus précisément le concept dans l'article ''Lens-like action of a star by the deviation of light in the gravitational field. ''(« action de lentille d’une étoile par déviation de la lumière par champ gravitationnel »), paru le {{date-|4 décembre 1936}} dans la revue ''[[Science (revue)|Science]]''{{sfn|Einstein|1936|p=506-507}}. Dans cet article, Einstein explore la possibilité que la lumière d'une étoile A puisse être déviée par une étoile massive B, formant un cercle lumineux autour d'elle pour un observateur situé en ligne droite avec les deux étoiles. Einstein croyait cependant que ces cercles lumineux n'existaient que théoriquement et que les observer serait pratiquement impossible.

{{citation bloc|Bien sûr, il n'y a aucun espoir d’observer ce phénomène directement. Premièrement, nous ne pourrons probablement jamais nous approcher assez près d’une telle ligne centrale. Deuxièmement, l’angle β [soit le rayon angulaire de l'anneau autour du centre de l'étoile qui dévie la lumière de la première étoile] défiera le pouvoir de résolution de nos instruments{{trad|en|Of course, there is no hope of observing this phenomenon directly. First, we shall scarcely ever approach closely enough to such a central line. Second, the angle β will defy the resolving power of our instruments.}}.|Albert Einstein|{{lang|en|Lens-like action of a star by the deviation of light in the gravitational field}}{{sfn|Einstein|1936|p=506}}}}

En 1937, [[Fritz Zwicky]] postule que les nébuleuses extragalactiques seraient plus propices à la création d'une lentille gravitationnelle qu'une seule étoile<ref>{{Lien web|langue=en|url=http://relativity.livingreviews.org/open?pubNo=lrr-1998-12&page=articlese2.html |titre=Gravitational Lensing in Astronomy |éditeur=Living Reviews in relativity |site=relativity.livingreviews.org|auteur=Joachim Wambsganss |année=2001 |consulté le=1 mai 2013}}</ref>.

=== Observation ===
La première observation d'un anneau d'Einstein est réalisée en 1987 au ''[[Very Large Array]]'' par un groupe de scientifiques dirigé par [[Jacqueline Hewitt]] du [[Massachusetts Institute of Technology|MIT]]<ref>{{article|langue=en|prénom1=J.|nom1=Hewitt |et al.=oui|titre=Unusual radio source MG1131+0456 - A possible Einstein ring |périodique=Nature | volume=333 | pages=537 | année=1988 | bibcode=1988Natur.333..537H|doi = 10.1038/333537a0|résumé=http://adsabs.harvard.edu/abs/1988Natur.333..537H}}</ref>. Lors de l'observation, les scientifiques remarquent que l'objet MG1131+0456v, situé à 10 milliards d'années-lumière<ref>{{lien web|langue=fr|url=https://www.sciencesetavenir.fr/espace/astrophysique/la-distance-du-premier-anneau-d-einstein-revelee_145166|titre=La distance qui nous sépare du premier anneau d'Einstein révélée|site=Sciences et Avenir|année=2020 |consulté le=16 juin 2020 }}</ref>, présente une forme ovoïde inhabituelle. Plusieurs explications de ce phénomène sont avancées, mais seulement celle d'Einstein est retenue. L'objet est formé de l'[[Rayonnement électromagnétique|émission radio]] d'un [[quasar]] qui passerait par une lentille gravitationnelle entre la [[Terre]] et la galaxie<ref>{{lien web|langue=en|url=http://www.nrao.edu/pr/2000/vla20/background/ering/ |titre=Discovery of the First "Einstein Ring" Gravitational Lens |site=Very Large Array 20th Anniversary |année=2000 |consulté le=6 mai 2013 }}</ref>.

== Description du phénomène ==
=== Principes relativistes ===
Selon la théorie de la relativité générale ainsi que la [[théorie corpusculaire de la lumière]], la lumière suit la courbure de l'[[espace-temps]]. Ainsi, si un rayon de lumière passe dans le [[champ gravitationnel]] d'un objet massif tel une étoile, il est dévié<ref>{{en}} Albert Einstein. [[:s:en:Relativity: The Special and General Theory/Part II|Relativity: The Special and General Theory]], partie II</ref>, comme le ferait une [[lentille optique]].

=== Calcul des paramètres ===
[[File:Gravitational lens geometry.svg|vignette|upright=1.5|alt=Schéma de fonctionnement d'une lentille|Schéma de fonctionnement d'un anneau d'Einstein avec les différentes variables.]]
La taille de l'anneau d'Einstein est donnée par le [[rayon d'Einstein]]. En [[radian]], cette taille s'écrit{{sfn|Einstein|1936|p=?}} :

:<math>\theta_E = \sqrt{\frac{4GM}{c^2}\;\frac{d_{LS}}{d_L d_S}},</math>

où

: <math>\theta_E</math> est la [[taille angulaire]] en radian,
: <math>G</math> est la [[constante gravitationnelle]],
: <math>M</math> est la masse de la lentille,
: <math>c</math> est la [[vitesse de la lumière]],
: <math>d_L</math> est la [[Distance angulaire (cosmologie)|distance angulaire]] de la lentille,
: <math>d_S</math> est la distance angulaire de la source, et
: <math>d_{LS}</math> est la distance angulaire entre la lentille et la source.

== Types multiples ==
[[File:SDSSJ0946+1006.jpg|vignette|alt=Anneau d'Einstein double|SDSSj0496+1006, un exemple d'anneau d'Einstein double.]]

Il existe plusieurs types d'anneaux. Ainsi, certaines situations peuvent engendrer des anneaux multiples. Pour que cette situation survienne, il faut qu'au moins deux lentilles gravitationnelles s'alignent afin de faire dévier l'une après l'autre la lumière. De plus, la "lentille" la plus près de la source doit également émettre de la lumière afin de créer les anneaux supplémentaires.

De par ce principe, un système avec deux lentilles gravitationnelles pourrait créer jusqu'à trois anneaux<ref>{{article|langue=en|titre=On multiple Einstein ring|prénom1=M. C.|nom1=Werner|prénom2=J.|nom2=An|prénom3=N. W.|nom3=Evans|périodique= MNRAS|année=2008|volume=391|numéro=2|pages=668-674|doi=10.1111/j.1365-2966.2008.1382|url texte=http://mnras.oxfordjournals.org/content/391/2/668.full|consulté le=22 mai 2013}}</ref>.

== Utilisation en astronomie ==
Comme dans les autres cas de lentilles gravitationnelles, l'anneau d'Einstein permet, entre autres, de déterminer la masse de l'objet servant de lentille. En effet, la taille de l'anneau dépend de la déviation de la lumière, qui dépend elle-même de la masse de la lentille.

Une autre utilité des anneaux d'Einstein est qu'ils permettraient de mieux identifier les [[galaxies actives]]. En effet, ces galaxies seraient plus faciles à identifier si leur lumière passe par une lentille gravitationnelle que si elle ne le fait pas puisque le contraste entre la galaxie hôte et le [[Galaxie active|noyau actif de la galaxie]] serait augmenté par la lentille<ref>{{article|langue=en|titre=The Importance of Einstein Rings |résumé=http://iopscience.iop.org/0004-637X/547/1/50|url texte=http://iopscience.iop.org/0004-637X/547/1/50/pdf/0004-637X_547_1_50.pdf|prénom1=C. S.|nom1=Kochanek|prénom2=C. R.|nom2=Keeton|prénom3=B. A.|nom3=McLeod|périodique=Astrophysical Journal|année=2001|volume=547|numéro=50|doi=10.1086/318350 |consulté le=22 mai 2013}}</ref>.

Elle peut aussi servir à détecter des [[Exoplanète|exoplanètes]] et autre objet peu ou pas lumineux grâce à la [[microlentille gravitationnelle]].

== Liste d'anneaux d'Einstein ==
{{...}}
* potw2132a<ref>{{lien web |langue=en |url=https://www.sciencealert.com/a-perfect-einstein-ring-shows-how-we-use-gravity-to-magnify-the-distant-universe |titre=Hubble Captures a Stunning 'Einstein Ring' Magnifying The Depths of The Universe  |éditeur=Science Alert |auteur1=Michelle Starr |date=2021-08-20}}</ref>{{,}}<ref>{{lien web|langue=en |url=https://esahubble.org/images/potw2132a/ |titre=Seeing Quintuple |éditeur=ESA/ESO |date=9 août 2021}}</ref>

== Annexes ==
=== Bibliographie ===
{{légende plume}}
*{{Article
 | langue                 = en
 | prénom1                = Albert
 | nom1                   = Einstein
 | lien auteur1           = Albert Einstein
 | titre                  = Lens-Like Action Of A Star By The Deviation Of Light In The Gravitational Field
 | périodique             = [[Science (revue)|Science]]
 | volume                 = 84
 | numéro                 = 2188
 | jour                   = 4
 | mois                   = décembre
 | année                  = 1936
 | pages                  = 506-507
 | url texte              = http://www.sciencemag.org/content/84/2188/506
 | consulté le            = 10 avril 2013
 | plume                  = oui
}}

=== Source ===
{{références|groupe="trad"}}
{{références}}

=== Articles connexes === 
*[[Lentille gravitationnelle]]
**[[Lentille gravitationnelle forte]]
**[[Lentille gravitationnelle faible]]
**[[Microlentille gravitationnelle]]
*[[Croix d'Einstein]]
*[[Rayon d'Einstein]]

=== Liens externes === 
{{autres projets|commons=Category:Einstein Rings}}
*[http://www.astronomes.com/la-fin-des-etoiles-massives/lentille-gravitationnelle La lentille gravitationnelle] sur www.astronomes.com
* [http://www.astronoo.com/fr/articles/anneaux-ou-croix-einstein.html Anneau ou croix d'Einstein] sur www.astronoo.com

{{portail|astronomie|physique}}

[[Catégorie:Albert Einstein]]
[[Catégorie:Mirage gravitationnel]]