Les observations d'une famille inhabituelle d'étoiles, qui abritent un pulsar et deux naines blanches, ont aidé les scientifiques à prouver que la gravité ralentit l'écoulement du temps et plie l'espace exactement comme prévu par la théorie de la relativité d'Einstein.
«Nous avons posé la question« Comment la source de gravité tombe-t-elle? »Cela peut sembler étrange au public non informé, mais du point de vue d'Einstein, la masse et l'énergie sont une seule et même chose. Si le principe d'équivalence est violé, alors les accumulations d'énergie entourées d'un puissant champ gravitationnel s'accéléreront pendant la chute d'une manière complètement différente de celle d'un groupe d'énergie similaire à l'extérieur », explique Anne Archibald de l'Université d'Amsterdam (Pays-Bas).
Archibald et ses collègues ont pris la parole lors de la conférence annuelle de l'American Astronomical Society à Washington la semaine dernière. Ils ont expliqué comment ils avaient réussi à utiliser les observations du système stellaire unique J0337 + 1715 dans la constellation du Taureau pour le test le plus difficile et le plus précis du soi-disant principe d'équivalence - l'un des fondements de la théorie de la relativité générale d'Einstein.
Ce principe, dans sa forme la plus générale et la plus simplifiée, stipule que les particules de lumière de différentes longueurs d'onde émises par un objet éloigné dans l'espace doivent arriver sur la Terre en même temps, même si elles ont traversé de puissants champs gravitationnels. D'autres objets du monde visible devraient se comporter de la même manière, en commençant par des boules et des peluches dans les expériences de Galilée et en se terminant par des morceaux d'énergie.
Le principe d'équivalence a déjà été testé à plusieurs reprises tant sur Terre qu'en orbite à l'aide de la sonde américaine Gravity Probe A, du radioastron russe et d'une paire de satellites européens Galileo. D'un autre côté, les scientifiques ne sont pas encore tout à fait sûrs s'il est observé dans les coins les plus extrêmes de l'espace - dans les «familles» des étoiles à neutrons ou à proximité des trous noirs.
Archibald et ses collègues ont effectué le premier test de ce type en observant une sorte de "matriochka" gravitationnelle, un système de trois "étoiles mortes" - un pulsar et deux naines blanches.
L'une des naines blanches et le pulsar tournent l'un autour de l'autre à une si petite distance qu'ils génèrent des ondes gravitationnelles pourtant invisibles pour nous, mais suffisamment puissantes. La situation est encore compliquée par la deuxième naine blanche se déplaçant autour des deux premières étoiles et obscurcissant périodiquement leur lumière.
Cette disposition de ce système stellaire a permis aux scientifiques de vérifier si Einstein avait raison. Le fait est que si le principe d'équivalence n'était pas observé et que les objets avec un champ gravitationnel plus puissant «tombaient» plus vite que leurs voisins, alors l'orbite du pulsar serait courbée d'une certaine manière, s'étirant vers une naine blanche plus éloignée et se déplaçant en cercle avec elle …
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Ces courbures, à leur tour, pourraient être remarquées par la force avec laquelle les signaux du pulsar sont retardés à différents moments, alors qu'il est supposé être situé à différents points de son orbite allongée. Guidés par cette idée, les scientifiques ont observé J0337 + 1715 à l'aide du radiotélescope américain GBT et du télescope optique Gemini à Hawaï.
Comme ces observations l'ont montré, les signaux du pulsar ont atteint la Terre à des intervalles de temps approximativement égaux, ce qui a confirmé la théorie d'Einstein avec une précision de mesure encore record, dépassant les enregistrements précédents de 50 à 100 fois.
Un résultat similaire, comme le notent les astronomes, ne permet pas une fois de plus aux physiciens de comprendre comment les contradictions entre la théorie de la relativité et la physique quantique peuvent être éliminées, ce qui est nécessaire pour expliquer ce qui se passe à l'intérieur des trous noirs et comprendre comment l'univers se développera dans le futur.
