La courbure de l’espace vide causée par une galaxie entière a été déterminée avec une précision sans précédent, ce qui prouve que la théorie de la relativité générale d’Einstein est toujours d’actualité à très grande échelle.
Personne n’est vraiment surpris. Mais si les résultats n’avaient pas répondu aux attentes, ils auraient pu donner un aperçu de certains des plus grands mystères de l’Univers. C’est tellement ennuyeux d’avoir raison en science.
Les astronomes ont combiné les données du Very Large Telescope de l’Observatoire européen austral et du télescope spatial Hubble de la NASA pour examiner comment la lumière était déformée par une galaxie proche, conformément à l’explication de la gravité donnée par Albert Einstein.
En principe, l’expérience n’était qu’une version améliorée d’un test célèbre réalisé en 1915, lorsque Sir Arthur Eddington a utilisé le moment où la lumière des étoiles apparaissait derrière un Soleil éclipsé pour voir comment sa masse déformait leur trajectoire.
Les résultats ont stupéfié le public, faisant d’Albert Einstein un nom connu de tous et cimentant le concept de relativité générale dans les livres de physique.
Depuis lors, les mathématiques qui sous-tendent l’apparition de corps massifs dans le tissu de l’espace-temps ont été remises en question à maintes reprises, mais uniquement pour les objets de la taille d’une étoile.
Il n’y a aucune raison de penser que la célèbre idée d’Einstein ne fonctionnerait pas pour des objets plus grands.
“La relativité générale prédit que les objets massifs déforment l’espace-temps”, explique l’astronome Thomas Collett de l’université de Portsmouth.
“Cela signifie que lorsque la lumière passe près d’une autre galaxie, la trajectoire de la lumière est déviée”
Si cet effet de lentille de galaxies entières a parfois été mis à profit dans la pratique, personne n’avait mesuré le phénomène en vue de chiffrer précisément la courbure absolue qu’elles produisaient.
Pour ce faire, l’équipe a utilisé la galaxie ESO325-G004 grâce à sa proximité d’à peine 500 millions d’années-lumière : juste un peu plus loin en termes cosmiques.
La galaxie – appelée E325 par ses amis – a éclipsé une deuxième galaxie de telle sorte que la lumière de fond a été forcée de suivre la trajectoire des fossettes créées par la masse de E325.
Les astronomes ont ensuite mesuré la vitesse des étoiles de E325 pour obtenir une estimation de la masse de la galaxie, en utilisant la relation entre sa gravité collective et l’inertie des étoiles.
“Nous avons ensuite comparé cette masse aux séparations des images de lentille forte que nous avons observées avec le télescope spatial Hubble”, explique M. Collett.
Le résultat correspondait exactement à ce que la relativité générale prévoit, à environ 9 % près. Mais ne vous réjouissez pas de cette marge de manœuvre, elle est conforme à ce que l’on peut attendre d’un tel test.
“Il s’agit du test extrasolaire le plus précis de la relativité générale à ce jour, à partir d’une seule galaxie”, déclare M. Collett.
À des fins pratiques, le fait d’avoir des résultats solides donne aux astronomes une confiance supplémentaire dans le fait que les résultats recueillis par la lentille gravitationnelle basée sur les galaxies sont aussi précis qu’ils le supposent.
Mais en réalité, il s’agit de confirmer qu’Einstein avait raison une fois de plus, ce qui est le deuxième passe-temps favori des physiciens, après avoir prouvé qu’Einstein avait tort une fois de plus.
Il est tentant de considérer des expériences comme celles-ci comme une approche qui aurait dû suivre son cours, mais pour les chercheurs, donner un coup de pied à Albert est en fait comme une piñata scientifique qui offre un gain impossible à ignorer.
Tout écart minuscule dans les résultats pourrait mettre en lumière les théories qui expliquent pourquoi l’Univers est en expansion à un rythme toujours plus rapide, nous donnant un petit aperçu de la nature de choses comme l’énergie sombre, sur laquelle nous aurions certainement besoin d’un indice.
Et cela ne veut pas dire que nous pouvons fermer le livre sur la relativité générale. La piñata est devenue plus difficile à casser, mais nous espérons toujours qu’il y a un prix à l’intérieur.
Restez donc à l’écoute pour la prochaine expérience qui tentera de défier Einstein. Elle pourrait être la bonne !
Cette recherche a été publiée dans Science.