Une nouvelle théorie de la gravité remet en question Einstein
Une équipe de chercheurs internationaux a étudié un ensemble d’étoiles doubles, où deux étoiles, bien que très éloignées, orbitent l’une autour de l’autre. Leur mouvement a été utilisé comme indication directe de la nature de la gravité. Les observations ont révélé des anomalies qui ne peuvent s’expliquer que par une nouvelle théorie de la gravité, connue sous le nom de « dynamique newtonienne modifiée ».
Cette anomalie gravitationnelle a été observée dans le cadre d’une très faible accélération de ces étoiles doubles (inférieure à environ 1 nanomètre par seconde carrée). Une équipe de scientifiques souligne que la déviation des prévisions newtoniennes à une telle faible accélération exige une modification ou une extension de la relativité générale d’Einstein, malgré tous ses succès en dehors du régime de faible accélération.
Détection des anomalies gravitationnelles
Le terme « très faible accélération » fait référence à des situations où la force de gravité entre deux étoiles est extrêmement faible, comme dans le cas où les étoiles sont éloignées l’une de l’autre. Cela engendre un comportement atypique dans leurs mouvements, ne correspondant pas exactement aux prévisions émises par les lois de gravité habituelles (telles que la loi de la gravité de Newton).
Deux études récentes, dont l’une a été publiée dans la revue « The Astrophysical Journal » et l’autre dans « Monthly Notices » de la Royal Astronomical Society, suggèrent que les caractéristiques observées des étoiles double s’appuient sur la dernière base de données fournie par la mission Gaia de l’Agence spatiale européenne, et montrent un écart par rapport aux prévisions de la théorie de Newton, tout en étant en accord avec les prédictions des théories de gravité modifiée.
Confirmation des résultats
Pour vérifier la validité de ces résultats, les chercheurs ont examiné un ensemble complet d’échantillons d’étoiles doubles, en se concentrant particulièrement sur ceux où le système binaire contient un système binaire interne. L’étude a montré que l’anomalie gravitationnelle est clairement présente dans les données, la gravité augmentant d’environ 40 % lorsque l’accélération des couples d’étoiles est inférieure à environ 0,1 nanomètre par seconde carrée. Cependant, cette anomalie n’est pas considérée comme telle si l’on applique la dynamique newtonienne modifiée sur ces échantillons d’étoiles doubles.
Un substitut à Newton et Einstein
La « dynamique newtonienne modifiée » est une théorie proposée pour servir de substitut à la gravité connue dans la « physique newtonienne » et la « théorie de la relativité ». Cette théorie suppose que la nature de la gravité varie sur de vastes distances, ne suivant pas les mêmes lois habituelles.
Pour mieux comprendre, regardons les théories de la gravité comme les générations d’iPhones. Par exemple, la gravité traditionnelle décrite par Newton il y a environ quatre siècles est celle qui maintient nos pieds sur terre et provoque la chute des pommes.
La théorie de Newton fonctionne bien dans la plupart des situations quotidiennes, mais depuis environ un siècle, Albert Einstein a développé une explication plus détaillée de la gravité appelée « relativité générale ». Dans cette théorie, il indique que la gravité n’est pas une force entre les objets comme le pensait Newton, mais plutôt le résultat de la capacité des corps à courber le tissu de l’espace-temps qui les entoure.
Limites de la théorie d’Einstein
Malgré la capacité explicative impressionnante de la théorie d’Einstein pour de nombreux aspects de l’univers, son pouvoir explicatif a diminué dans certaines régimes. Par exemple, lorsque les scientifiques observent la rotation des galaxies et leur mouvement dans des amas galactiques, ils notent qu’elles ne correspondent pas aux prévisions de la relativité d’Einstein.
Les théories de la « gravité modifiée » interviennent ici, car leurs partisans estiment qu’elles constituent une mise à jour ou une correction de la théorie de la relativité générale. Leurs partisans supposent que la gravité pourrait fonctionner différemment à des échelles très grandes ou très petites, par rapport à ce que nous connaissons. Par exemple, la théorie du camouflage (un des courants de la gravité modifiée) suppose que les lois de la gravité ne sont pas constantes dans tout l’univers, mais que la nature de la gravité change sous certaines conditions selon l’environnement. C’est de là que provient son appellation. »
En revanche, la dynamique newtonienne modifiée propose une solution à un problème actuel pour les scientifiques : les étoiles au bord des galaxies tournent à des vitesses plus élevées que prévu, ce qui fait qu’elles devraient théoriquement s’échapper de la galaxie, mais ce n’est pas le cas.