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Espace

La relativité générale confirmée grâce aux étoiles

Depuis Einstein, nous savons que l'univers est un continuum espace-temps lié à la présence de la matière. L'univers est comparable à une sorte de treillis constitué de matière, d'espace et de temps dont la tension est assurée par un équilibre gravitationnel d'une extrême précision.

Une équipe de recherche internationale dirigée par le Professeur Kramer vient de vérifier de manière remarquable la théorie de la relativité générale en utilisant les propriétés d'un pulsar binaire (un système composé de deux étoiles à neutrons de quelques kilomètres de diamètre). Ces pulsars binaires ont la particularité d'émettre des impulsions radio d'une extraordinaire régularité, ce qui en fait de véritables "horloges cosmiques" d'une précision extrême. Déformé par la densité phénoménale du pulsar, l'univers réagit en retour en modifiant localement sa "tension" et en produisant une onde gravitationnelle qui se propage, telle une vague en surfant sur le continuum spatio-temporel.

Le pulsar binaire utilisé pour cette expérience a été découvert il y a trois ans et se situe à 2000 années-lumière de la Terre, dans la direction de la constellation de la Poupe. L'équipe de physiciens et d'astronomes a observé la manière dont chacune de ses montres stellaires se comportait. Les impulsions de ces pulsars sont comparables aux "tic-tac" d'une horloge et sont d'une précision inouïe grâce aux propriétés des neutrons émis et notamment à leur stabilité.

En mesurant la fréquence de ces impulsions les chercheurs ont constaté que le retard mesuré des faisceaux de neutrons était exactement celui prédit par la théorie d'Einstein du fait de la distance supplémentaire que doivent traverser ces faisceaux à travers l'espace-temps courbé par la masse considérable du pulsar.

Ce retard est de l'ordre de 90 millionième de seconde, ce qui est conforme avec une précision de 0.05 % aux prévisions d'Einstein. Ce phénomène de retard des horloges provoqué par un champ gravitationnel avait déjà été observé avec des horloges atomiques embarquées dans des avions mais son intensité est bien plus grande dans le cas des pulsars.

La théorie d'Einstein qui prévoit que ces pulsars doivent émettre des ondes de gravité se propageant telle des vagues dans l'espace-temps, se trouve donc pleinement confirmée même si, pour l'instant, ces observations et expériences n'ont fourni que des preuves indirectes de l'existence des ondes gravitationnelles.

Depuis presque un siècle, la relativité d'Einstein a résisté avec succès à toutes les vérifications expérimentales mais un nombre croissant de physiciens pensent cependant que cette théorie de la relativité générale doit être complétée et modifiée pour pouvoir la concilier avec la mécanique quantique qui régit le monde des particules. « Nous savons que la relativité générale est une excellente théorie mais elle n'est sans doute pas l'explication définitive et complète quant à la nature profonde de la gravitation » souligne le Professeur Kramer qui poursuit : « La réponse à cette question fondamentale se trouve peut-être dans l'étude des trous noirs ».

L'équipe de Kramer va à présent tenter d'utiliser ces horloges stellaires pour détecter directement les ondes gravitationnelles émises lors de la fusion de trous noirs supermassifs. En traversant l'espace-temps très courbé au voisinage des pulsars, ces ondes devraient laisser une trace détectable dans les signaux radio reçus sur Terre.

Article @RTFlash

BBC

Science

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