Einstein a toujours raison : la théorie de la gravité testée avec succès sur un système à 3 étoiles

Bien évidement, lorsque le Guru emploi la formule “Einstein a toujours raison” il ne se limite pas qu’à ce grand physicien, mais également à tout ce que lui ont apporté ses prédécesseurs et paires pour lui permettre d’unifier ses et leurs théories…

Dans un nouveau test de la théorie de la gravité d’Einstein, un groupe d’astronomes des Pays-Bas, des États-Unis, d’Australie et du Canada a démontré que la théorie résiste, même pour un système à 3 étoiles.

Image d’entête : représentation artistique du système à trois étoiles PSR J0337+1715, situé à environ 4 200 années-lumière de la Terre. (NRAO/ AUI/ NSF/ S. Dagnello)

La théorie de la gravité d’Einstein affirme que tous les objets tombent de la même façon malgré leur masse ou leur composition, comme un boulet de canon et une pomme tombant de la tour penchée de Pise et touchant le sol en même temps.

Jusqu’à présent, les équations d’Einstein ont passé tous les tests, avec le dernier en date (juin 2018) :

… des études en laboratoire jusqu’aux observations des planètes dans notre système solaire. Mais des alternatives à sa théorie prédisent que les objets compacts à gravité extrêmement forte, comme les étoiles à neutrons, tombent un peu différemment des objets de masse moindre. Cette différence serait due à l’énergie de liaison gravitationnelle d’un objet compact, l’énergie gravitationnelle qui le maintient dans son ensemble.

En 2011, les astronomes ont découvert un laboratoire naturel pour tester la théorie d’Einstein dans des conditions extrêmes, PSR J0337+1715, un système hiérarchisé de trois étoiles dans lequel un binaire (deux étoiles) composé d’un pulsar milliseconde et d’une naine blanche sur une orbite de 1,6 jour est elle-même sur une orbite de 327 jours avec une autre naine blanche.

Una autre représentation artistique du système à trois étoiles PSR J0337+1715. (NRAO/ AUI/ NSF/ S. Dagnello)

Selon Ryan Lynch, astronome à l’Observatoire de Green Bank en Virginie-Occidentale (Etats-Unis) :

PSR J0337+1715 est un système stellaire unique. Nous n’en connaissons pas d’autres comme lui. Cela en fait un laboratoire unique en son genre pour mettre à l’épreuve les théories d’Einstein.

Les naines blanches sont des étoiles très denses. Bien que leur taille soit comparable à celle de la Terre, leur masse est similaire à celle de notre Soleil. Les étoiles à neutrons sont encore plus petites et plus denses que les naines blanches. Elles sont faites de noyaux effondrés d’étoiles qui explosées en supernova et qui sont les étoiles les plus denses de l’Univers.

De nombreuses étoiles à neutrons en rotation sont des pulsars qui envoient des signaux électromagnétiques réguliers de type phare à travers l’espace qui peuvent être captés par des radiotélescopes ici sur Terre, comme représentées dans la vidéo ci-dessous.

Selon Anne Archibald, chef d’équipe de l’université d’Amsterdam et de l’Institut néerlandais de radioastronomie :

Nous pouvons rendre compte de chaque impulsion de l’étoile à neutrons dans le PSR J0337+1715 depuis le début de nos observations. Nous pouvons dire son emplacement à quelques centaines de mètres près. C’est une trace très précise de l’endroit où l’étoile à neutrons a été et où elle va.

Si les alternatives à l’image de la gravité d’Einstein étaient correctes, alors l’étoile à neutrons et la naine blanche intérieure dans PSR J0337+1715 “tomberaient” différemment vers la naine blanche extérieure et selon Scott Ransom, membre de l’équipe et astronome du National Radio Astronomy Observatory (NRAO – États-Unis) :

La naine blanche intérieure n’est pas aussi massive ou compacte que l’étoile à neutrons, et a donc moins d’énergie de liaison gravitationnelle.

Grâce à des observations et à des calculs minutieux, les chercheurs ont pu tester la gravité du système en utilisant uniquement les impulsions de l’étoile à neutrons. Ils ont ainsi découvert que les différences d’accélération entre l’étoile à neutrons et la naine blanche intérieure sont trop petites pour être détectées, pas plus de 3 partie par million (millionième).

Selon les chercheurs :

Maintenant, quiconque a une théorie alternative de la gravité a une gamme encore plus étroite de possibilités dans laquelle sa théorie doit s’adapter, afin de correspondre à ce que nous avons vu. Chaque fois que nous avons testé la théorie de la relativité d’Einstein jusqu’à présent, les résultats ont été cohérents.

Mais nous continuons à chercher des différences par rapport à la relativité parce que cela pourrait nous aider à comprendre comment décrire la gravité et la mécanique quantique avec le même langage mathématique.

Le résultat de l’équipe est 10 fois plus précis que le meilleur test de gravité précédent, ce qui rend la preuve du principe d’équivalence fort d’Einstein d’autant plus fort… (elle était facile).

Leurs travaux sont publiés dans la revue Nature : Universality of free fall from the orbital motion of a pulsar in a stellar triple system et présentés sur le site de la NRAO : Even Phenomenally Dense Neutron Stars Fall like a Feather.