Une nouvelle théorie remet en question la gravité d’Einstein
Un groupe de chercheurs internationaux a étudié une série d’étoiles binaires, où deux étoiles sont très éloignées l’une de l’autre mais tournent autour de leur centre de masse. Ils ont utilisé leur mouvement comme une sonde directe pour explorer la nature de la gravité. Les observations ont révélé des cas d’anomalies qui ne peuvent être expliquées que par une théorie relativement nouvelle de la gravité, appelée « dynamique newtonienne modifiée ».
Cette anomalie dans la gravité a été observée dans le contexte d’une accélération très faible de ces étoiles binaires (inférieure à environ 1 nanomètre par seconde au carré). L’équipe scientifique indique que l’écart par rapport aux prévisions de Newton à une telle faible accélération nécessite une modification de la relativité générale d’Einstein, malgré tous ses succès dans des systèmes à des taux d’accélération plus élevés.
Le concept d’accélération extrêmement faible
Le terme « accélération extrêmement faible » se réfère à des situations où la force de gravité entre deux étoiles est très faible, comme dans le cas où les étoiles sont éloignées l’une de l’autre. Cela entraîne un comportement inhabituel dans leur mouvement, qui ne correspond pas tout à fait aux prévisions des lois de la gravité conventionnelles (comme la loi de gravité de Newton).
Études récentes sur les étoiles binaires
Dans deux nouvelles études, la première publiée dans la revue « The Astrophysical Journal » et la seconde dans « Monthly Notices » de la Royal Astronomical Society, l’équipe de recherche propose que les caractéristiques observées de ces étoiles binaires, basées sur la dernière base de données de la mission « Gaia » de l’Agence spatiale européenne, dévient des prévisions de la théorie de Newton en concordance avec les prédictions des théories de la gravité modifiée.
Pour vérifier la validité de ces résultats, les chercheurs ont étudié un ensemble complet d’échantillons d’étoiles binaires, en se concentrant particulièrement sur celles qui contiennent un système binaire interne.
Les découvertes clés sur la gravité
L’étude a révélé que l’anomalie gravitationnelle est clairement présente dans les données, où la gravité augmente d’environ 40 % lorsque l’accélération des couples d’étoiles est inférieure à environ 0,1 nanomètre par seconde au carré. Cependant, cette anomalie n’est pas considérée comme telle si l’on applique la dynamique newtonienne modifiée à ces échantillons d’étoiles binaires.
Un remplaçant pour Newton et Einstein
La « dynamique newtonienne modifiée » est une théorie proposée comme alternative à la gravité connue à partir de la « physique newtonienne » et de la « théorie de la relativité ». Cette théorie suppose que la nature de la gravité change sur de vastes distances, ne se conformant pas aux lois habituelles.
Pour clarifier ce sujet, pensons aux théories de la gravité de la même manière que nous considérerions les générations d’iPhones. Par exemple, il y a la gravité ordinaire à laquelle Newton a fait référence il y a environ 4 siècles, qui maintient nos pieds sur la terre et provoque la chute des pommes.
La théorie de Newton fonctionne bien dans la plupart des situations quotidiennes, mais il y a environ un siècle, Albert Einstein a introduit une explication plus détaillée de la gravité, appelée « relativité générale », dans laquelle il explique que la gravité n’est pas une force entre des corps, comme le pensait Newton, mais le résultat de la capacité des corps à plier le tissu de l’espace-temps qui les entoure.
Les limites des théories existantes
Malgré l’ingéniosité de la théorie d’Einstein pour expliquer de nombreux aspects de l’univers, ses capacités explicatives ont diminué dans certains domaines. Par exemple, lorsque les scientifiques examinent comment les galaxies tournent et se déplacent dans des amas galactiques, ils remarquent qu’elles ne s’alignent pas avec les prévisions de la relativité d’Einstein.
Les théories de la « gravité modifiée » interviennent ici, avec leurs partisans affirmant qu’elles sont un aggiornamento ou une correction à la théorie de la relativité générale. Les théoriciens suggèrent que la gravité pourrait fonctionner différemment à des échelles extrêmement grandes ou petites, comparativement à ce que nous avons l’habitude d’observer. Par exemple, la théorie du caméléon (l’un des courants de la gravité modifiée) stipule que les lois de la gravité ne sont pas fixes dans tout l’univers, mais que la nature de la gravité peut changer dans certaines situations selon l’environnement.
Pour la dynamique newtonienne modifiée, elle propose une solution à un problème que les scientifiques rencontrent actuellement : les étoiles aux extrémités des galaxies tournent à des vitesses plus élevées que prévu, ce qui les rend susceptibles de s’échapper de la galaxie, mais elles ne le font pas.