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Même dans les conditions les plus extrêmes, Einstein a encore raison

PSR J0337+1715 étoile multiple
Crédits : NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello

Un système stellaire triple composé de deux naines blanches et d’un pulsar compact s’est récemment présenté comme un laboratoire naturel pour tester la théorie de la relativité générale d’Einstein. Il s’agissait plus précisément de vérifier sa prétention que les objets tombent au même rythme indépendamment de leur masse ou composition. Spoiler Alert : Einstein a encore raison.

La compréhension d’Einstein de la gravité – telle que décrite dans sa théorie générale de la relativité – prédit que tous les objets tombent au même rythme. Ils le feraient indépendamment de leur masse ou de leur composition : enlevez tout l’air, et un marteau et une plume tomberont au même rythme. Cette théorie a passé de nombreux tests sur Terre, mais qu’en est-il des objets les plus massifs et les plus denses de l’Univers connu ? Les alternatives à la théorie de la relativité générale d’Einstein prédisent en effet que les objets compacts avec une gravité extrêmement forte, comme les étoiles à neutrons, tombent un peu différemment des objets de masse moindre.

Une équipe internationale d’astronomes annonce avoir pu répondre à cette question. Pour ce faire, les chercheurs se sont appuyés sur un laboratoire naturel aux conditions extrêmes : une étoile multiple appelée PSR J0337 + 1715, située à environ 4 200 années-lumière de la Terre. Ce système contient une étoile à neutrons sur une orbite de 1,6 jour autour d’une étoile naine blanche, le tout orbitant tous les 327 jours une autre naine blanche. «C’est un système d’étoiles unique, explique Ryan Lynch, de l’Observatoire de Green Bank (États-Unis) et co-auteur de l’étude. Nous n’en connaissons pas d’autres comme ça. Cela en fait un laboratoire unique en son genre pour mettre les théories d’Einstein à l’épreuve».

Cette étoile à neutrons particulière est en fait un pulsar, qui pulse (tourne) 366 fois par seconde. Les scientifiques surveillent le système depuis des années, et l’étoile à neutrons envoie une impulsion incroyablement fiable qui permet de la suivre avec une extrême précision. Si les alternatives à la théorie d’Einstein étaient correctes, alors l’étoile à neutrons et la naine blanche intérieure tomberaient différemment l’une et l’autre vers la naine blanche extérieure. Cela est dû au fait que la naine blanche interne n’est pas aussi massive ou compacte que l’étoile à neutrons. Or ce n’est pas le cas : la théorie de la relativité d’Einstein se vérifie même à des échelles aussi vastes. «S’il y a une différence, elle ne dépasse pas trois parties sur un million», a déclaré la co-auteure Nina Gusinskaia, de l’Université d’Amsterdam (Pays-Bas).

Ainsi, même en la testant dans ce qui est probablement l’environnement le plus extrême possible, la théorie s’applique toujours. «Cette recherche montre comment l’observation routinière et attentive des étoiles lointaines peut nous donner un test de haute précision de l’une des théories fondamentales de la physique», conclu Ingrid Stairs, professeure au Département de physique et d’astronomie de l’Université de la Colombie-Britannique (Canada).

Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans la revue Nature.

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Même dans les conditions les plus extrêmes, Einstein a encore raison
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Written by Brice Louvet

Passionné par les sciences, et relations humaines, je partage avec vous les nouvelles découvertes, des situations les plus insolites aux dossiers les plus intéressants



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