La théorie de la relativité générale d'Einstein existe depuis 93 ans, et elle ne fait que s'accrocher. Récemment, profitant d'une coïncidence cosmique unique, ainsi que d'un sacré bon télescope, les astronomes ont examiné la forte gravité d'une paire d'étoiles à neutrons superdenses et mesuré un effet prédit par la relativité générale. La théorie est arrivée avec brio.
La théorie d'Einstein de 1915 prédit que dans un système proche de deux objets très massifs, tels que des étoiles à neutrons, le remorqueur gravitationnel d'un objet, avec un effet de sa rotation autour de son axe, devrait faire osciller ou précéder l'axe de rotation de l'autre. Des études sur d'autres pulsars dans les systèmes binaires ont indiqué que de tels oscillations se sont produites, mais n'ont pas pu produire de mesures précises de la quantité d'oscillations.
«La mesure de l’oscillation est ce qui met à l’épreuve les détails de la théorie d’Einstein et donne une référence que toutes les théories gravitationnelles alternatives doivent respecter», a déclaré Scott Ransom de l’Observatoire national de radioastronomie.
Les astronomes ont utilisé le télescope Robert C. Byrd Green Bank (GBT) de la National Science Foundation pour effectuer une étude de quatre ans sur un système à deux étoiles qui ne ressemble à aucun autre connu dans l'Univers. Le système est une paire d'étoiles à neutrons, qui sont toutes deux considérées comme des pulsars qui émettent des faisceaux d'ondes radio comme des phares.
«Sur environ 1 700 pulsars connus, c'est le seul cas où deux pulsars sont en orbite l'un autour de l'autre», a déclaré René Breton, étudiant diplômé de l'Université McGill à Montréal, au Canada. De plus, le plan orbital des étoiles est aligné presque parfaitement avec leur ligne de vue vers la Terre, de sorte que l'une passe derrière une région en forme de beignet de gaz ionisé entourant l'autre, éclipsant le signal du pulsar à l'arrière.
Animation du système à double pulsar
Les éclipses ont permis aux astronomes de déterminer la géométrie du système à double pulsar et de suivre les changements d'orientation de l'axe de rotation de l'un d'eux. Au fur et à mesure que l’axe de rotation d’un pulsar se déplaçait lentement, le schéma des blocages du signal lorsque l’autre passait derrière lui a également changé. Le signal du pulsar à l'arrière est absorbé par le gaz ionisé dans la magnétosphère de l'autre.
La paire de pulsars étudiée avec le GBT est à environ 1700 années-lumière de la Terre. La distance moyenne entre les deux n'est que le double de la distance de la Terre à la Lune. Les deux se mettent en orbite en un peu moins de deux heures et demie.
«Un système comme celui-ci, avec deux objets très massifs très proches l'un de l'autre, est précisément le type de« laboratoire cosmique »extrême nécessaire pour tester la prédiction d'Einstein», a déclaré Victoria Kaspi, chef du groupe Pulsar de l'Université McGill.
Les théories de la gravité ne diffèrent pas de manière significative dans les régions «ordinaires» de l’espace comme notre propre système solaire. Dans les régions où les champs de gravité sont extrêmement forts, comme près d'une paire d'objets massifs proches, cependant, des différences devraient apparaître. Dans l'étude des pulsars binaires, la relativité générale "a réussi le test" fourni par un environnement aussi extrême, ont déclaré les scientifiques.
"Il n'est pas tout à fait juste de dire que nous avons maintenant" prouvé "la relativité générale", a déclaré Breton. "Cependant, jusqu'à présent, la théorie d'Einstein a passé tous les tests qui ont été effectués, y compris le nôtre."
Source des informations originales: Observatoire de la Banque Jodrell
