Sélectionner une page

La théorie d’Einstein était-elle légèrement “décalée” ? Un test à l’échelle cosmique de l’une de ses principales théories aboutit à un résultat étrange

15 Nov 2022 | 0 commentaires

Courbure espace-temps 1 22

Un nouveau test de la « théorie de la relativité générale » d’Einstein à l’échelle a suscité des questions sur cette pierre angulaire de la physique moderne.

La « relativité générale » fournit un cadre prédictif solide pour l’une des forces fondamentales de la nature, la gravité. La théorie réussit parfaitement à décrire la gravité lorsqu’il s’agit d’étoiles et de planètes. Mais les différentes échelles physiques présentent des obstacles pour la théorie d’Einstein.

Image d’entête : illustration de la courbure de l’espace-temps par le Soleil et la Terre (grille verte). Dans sa théorie générale de la relativité, Einstein explique le phénomène de la gravité comme une déformation de l’espace-temps. (Ligo/ t.pyle)

En 1915, Einstein a présenté la version définitive de sa théorie dans « The Field Equations of Gravitation » (Gravitation). Depuis lors, ses théories ont été mises à l’épreuve à de nombreuses reprises.

L’astronome Arthur Eddington a fourni la première preuve observationnelle de la théorie d’Einstein en 1919. Eddington a montré que la courbure de l’espace-temps autour de notre Soleil révélait la lumière d’une étoile située derrière celui-ci, exactement comme le prévoyait la théorie d’Einstein.

Un exemple similaire aux observations d’Eddington avec le télescope Hubble observant une étoile dont la position observée est décalée par la courbure de l’espace-temps engendrée par une étoile naine blanche. (NASA)

Gravitation Hubble 1 22

Mais la « relativité générale » ne donne pas de bons résultats à petite échelle, là où nous commençons à parler de mécanique quantique, les forces qui interagissent dans l’infiniment petit. La théorie quantique nous dit de manière contre-intuitive que le vide, c’est-à-dire l’espace vide, possède une énergie.

Selon Einstein, l’énergie du vide a une « gravité répulsive » qui pousse l’espace vide à se séparer. Non seulement nous observons cet effet, mais en 1998, il a été démontré que l’univers est en expansion.

Appelée « énergie sombre ou noire », la force à l’origine de cette expansion est de plusieurs ordres de grandeur inférieure à la quantité d’énergie du vide prédite par la théorie quantique.

Ce « problème de la constante cosmologique » soulève des questions comme celle de savoir si l’énergie du vide exerce ou non une force gravitationnelle, pourquoi la gravité est si faible et, si ce n’est pas l’énergie du vide, qu’est-ce qui cause l’expansion accélérée de l’univers ?

Les observations suggèrent non seulement l’existence d’une « énergie sombre » invisible, mais aussi d’une « matière noire ou sombre ». En fait, les cosmologistes n’ont pas été en mesure d’expliquer environ 95 % de notre univers. Les physiciens se sont donc demandé si les théories d’Einstein n’étaient pas incomplètes.

Pour aggraver le problème, différentes méthodes de mesure de la constante de Hubble, le taux d’expansion cosmique, donnent des résultats différents. Ce problème supplémentaire est appelé la tension de Hubble (dans la loi de Hubble-Lemaître).

Une nouvelle étude (lien plus bas) suggère que la théorie d’Einstein doit être réévaluée une nouvelle fois. Cette fois, il s’agit de savoir comment la relativité générale se comporte à la plus grande des échelles cosmiques. Les auteurs pensent que leur approche pourrait aider à répondre à certaines des plus grandes questions sur l’univers.

Pour la première fois, les chercheurs ont abordé trois aspects de la relativité générale à grande échelle : l’expansion cosmique, les effets gravitationnels sur la lumière et les effets gravitationnels sur la matière.

À l’aide d’une simulation informatique statistique, l’équipe a modélisé la gravité dans l’univers à travers son histoire. Les paramètres à travers le temps ont été estimés grâce à l’analyse du fond diffus cosmologique, les plus anciennes données visibles dans l’univers. Les chercheurs ont également utilisé des observations de la forme et de la distribution de lointaines galaxies.

La carte ci-dessous présente la plus ancienne lumière dans notre univers, comme elle a été détectée avec la plus grande précision par la mission Planck. La lumière antique, appelée le fond diffus cosmologique, a été imprimée sur le ciel quand l’univers avait 370 000 ans. Elle montre les minuscules fluctuations de température qui correspondent aux régions aux densités légèrement différentes, représentant les graines de toute la future structure : les étoiles et les galaxies d’aujourd’hui.

La comparaison de leurs résultats avec la théorie cosmologique standard basée sur les prédictions d’Einstein a montré un décalage. Le désaccord, notent les auteurs, a une faible signification statistique. Mais il est là, suggérant que la gravité pourrait fonctionner différemment à grande échelle.

Mais les auteurs affirment également que la résolution de la tension de Hubble n’est pas aussi simple que de modifier la théorie de la gravité. La solution complète nécessite probablement un nouvel ingrédient dans le modèle cosmologique. Un tel ingrédient serait probablement antérieur à la fusion des électrons et des protons pour former l’hydrogène pour la première fois, juste après le Big Bang.

Les auteurs concèdent qu’il peut y avoir une explication beaucoup plus humaine, une erreur dans les données.

Mais l’étude montre que les données d’observation peuvent être utilisées pour évaluer la validité de la théorie de la gravité d’Einstein à grande échelle. Les futures applications de ces méthodes statistiques pourraient encore résoudre certaines des plus grandes questions de l’univers, en remettant en cause certaines des théories physiques les plus abouties.

L’étude publiée dans Nature Astronomy : Imprints of cosmological tensions in reconstructed gravity et présentée sur le site de l’Université Simon Fraser : Scientists reconstruct gravity to better understand the universe  et les chercheurs présentent également leurs travaux dans un article de The Conversation : We tested Einstein’s theory of gravity on the scale of the universe – here’s what we found.

Il n’y a aucune publicité sur GuruMeditation et le Guru ne compte que sur la reconnaissance de ses lecteurs/ lectrices. 

Merci pour votre aide !

Les “rayures de tigre” de la lune de Saturne, Encelade, sont liées à ses spectaculaires geysers

Les mouvements des lignes de faille de la croûte gelée d’Encelade, une des lunes de Saturne, pourraient être à l’origine des panaches de matière glacée qui s’échappent du ventre aqueux de la lune, selon une équipe de chercheurs qui a récemment modélisé ces mouvements.

L’étude de l’équipe s’est concentrée sur les “rayures de tigre” d’Encelade, de longues fissures situées principalement dans les parties méridionales de la lune, que certains pensent avoir été causées par un ancien impact. D’autres chercheurs ont…

Plus de 90 % des oiseaux polaires sont contaminés par des microplastiques

Le plastique est pratiquement partout sur Terre. De la plus haute montagne aux plus grandes profondeurs des océans, des régions polaires à l’intérieur de notre corps, il n’y a plus moyen d’y échapper. Bien que la pollution plastique soit loin d’être un nouveau problème, l’ampleur de la pollution par les microplastiques n’est apparue que récemment.

La pollution plastique est généralement divisée en macroplastiques (>5 cm), microplastiques (0,1 µm-5 mm) et nanoplastiques (<0,1 µm). Plus le plastique est...

Des scientifiques trouvent un moyen de convertir les groupes sanguins et de les rendre mutuellement compatibles pour la transfusion

Les transfusions sanguines sauvent souvent la vie des patients qui ont désespérément besoin de remplacer leur sang perdu à la suite d’une intervention chirurgicale ou d’une blessure. Le problème est que les réserves de sang sont faibles dans le monde entier. Pour ne rien arranger, il existe plusieurs groupes sanguins, dont certains sont incompatibles. Par exemple, si votre groupe sanguin est O négatif, vous ne pouvez recevoir que du sang de type O négatif…

Le télescope spatial James Webb capture les meilleures images de la nébuleuse de la tête de cheval

L’une des plus célèbres structures du ciel terrestre vient d’être révélée sous un jour tout à fait nouveau.

Les observations dans l’infrarouge moyen et proche du télescope spatial James Webb (JWST/ Webb) ont mis en évidence des caractéristiques inédites dans le nuage spatial connu sous le nom de nébuleuse de la tête de cheval. Dans une image d’une précision époustouflante, le télescope spatial se concentre sur la région située au sommet de la tête du “cheval”, capturant des vrilles et des filaments…

Un plastique très résistant, chargé de bactéries, se mange lui-même lorsqu’il est mis en décharge

Des scientifiques ont trouvé une solution créative à la pollution plastique, l’un des problèmes environnementaux les plus urgents. Du plastique a été imprégné de spores de bactéries mangeuses de plastique qui s’activent lorsqu’elles sont mises en décharge, biodégradant 90 % du matériau en 5 mois. Plus étrange encore, cela rend le plastique plus résistant et plus solide à l’usage.

Le plastique est un matériau solide et polyvalent, mais les propriétés qui le rendent utile en font également un matériau difficile à éliminer…

Cinquante ans après, des scientifiques découvrent les causes de la formation d’un trou de la taille de la Suisse dans la glace de l’Antarctique

Chaque hiver austral, l’Antarctique subit un changement radical. La glace de mer l’entourant s’étend vers l’extérieur, doublant ainsi la taille du continent. Mais au cours des hivers 2016 et 2017, un trou inhabituel, appelé polynie, s’est ouvert au milieu de la glace de mer, un trou de la taille de la Suisse. Les scientifiques viennent de comprendre comment il s’est formé.

Ce trou a été baptisé polynie de Maud Rise en raison du mont sous-marin, ou montagne sous-marine, situé en dessous dans la mer de…

8 minutes de colère peuvent augmenter le risque d’infarctus du myocarde

Même de brèves périodes de colère engendrées par des souvenirs marquants peuvent avoir un impact négatif sur la capacité de nos vaisseaux sanguins à se détendre. C’est ce que révèle une nouvelle étude qui pourrait avoir des répercussions sur la façon dont nous abordons le risque de crise cardiaque et d’accident vasculaire cérébral.

Alors que des études observationnelles ont déjà établi un lien entre les émotions négatives telles que la colère et un risque accru de crise cardiaque, des scientifiques…

Le plus haut observatoire du monde entre en fonction au Chili

Pour le Livre Guinness des records, l’Observatoire d’Atacama de l’Université de Tokyo (TAO) est l’observatoire astronomique le plus haut du monde.

Le TAO se trouve à une altitude de 5 640 mètres au sommet d’une montagne dans le désert d’Atacama, au nord du Chili. Le télescope de 6,5 m optimisé pour les infrarouges est enfin opérationnel après 26 ans de planification et de construction…

La voile solaire avancée de la NASA s’est déployée sans encombre dans l’espace

La NASA a lancé son système de voile solaire composite avancé (Advanced Solar Sail) à bord d’une fusée Electron de RocketLab, déployant ainsi une voile de 9 mètres en orbite terrestre basse…

Des millions de joueurs du jeu vidéo Borderlands 3 font avancer la recherche biomédicale

Plus de 4 millions de joueurs jouant à un mini-jeu de science citoyenne dans le jeu vidéo Borderlands 3 ont aidé à reconstituer l’histoire de l’évolution microbienne des bactéries de l’intestin humain…

La vieille sonde Voyager 1 de la NASA rétablit la transmission de ses données après 5 mois de charabia

La sonde Voyager 1 a renvoyé des données exploitables pour la première fois depuis plus de 5 mois, ce qui laisse espérer que la mission, vieille de 46 ans, pourra enfin reprendre ses activités normales.

La sonde interstellaire préférée de la NASA a transmis samedi au centre de contrôle de la mission des données sur la santé et l’état de ses systèmes embarqués…

Photos : Lorsque deux satellites dans des directions opposées se croisent dans l’espace à 10 000 km/h

La sonde Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) de la NASA a pris une photo parfaitement synchronisée lorsqu’elle a croisé le chemin d’un autre engin spatial en orbite autour de la lune.

La sonde LRO, qui est en orbite autour de la lune depuis 15 ans, a pris plusieurs images de l’orbiteur lunaire Danuri de l’Institut de recherche aérospatiale de Corée, alors que les deux engins spatiaux, voyageant sur des orbites presque parallèles, se sont croisés dans des directions opposées au cours de trois orbites entre le 5 et le 6 mars…

Le professeur physicien Peter Higgs, célèbre pour avoir prédit l’existence du boson de Higgs, meurt à l’âge de 94 ans

Le professeur Peter Higgs, lauréat du prix Nobel, physicien théoricien britannique célèbre pour avoir prédit l’existence d’une nouvelle particule, le boson de Higgs, est décédé lundi 8 avril. L’université d’Édimbourg, où Higgs était professeur émérite, a annoncé mardi qu’il était « décédé paisiblement chez lui … à la suite d’une courte maladie ».

Les bosons de Higgs sont l’excitation quantique du champ de Higgs, un champ qui remplit tout l’univers et qui interagit avec les particules…

Voyager 1 : Les ingénieurs de la NASA ont repéré la puce défectueuse qui pourrait permettre de réparer l’ordinateur de la plus vieille sonde spatiale

L’une des plus anciennes (47 ans) et des plus lointaines sondes envoyées dans l’espace par l’humain, la sonde Voyager 1 souffre d’une importante défaillance qui l’empêche de transmettre des données scientifiques ou techniques vers la Terre. Les ingénieurs de la NASA ont réduit le problème de la sonde Voyager 1 à une seule puce défectueuse. Il pourrait désormais être possible de contourner la mémoire corrompue et de remettre la sonde interstellaire en état de marche…

Pin It on Pinterest

Share This