Des chercheurs du Département de physique de l'Université McGill ont confirmé une prédiction de longue date de la théorie d'Albert Einstein sur la relativité générale, grâce à l'observation d'un système binaire de pulsars. Leurs résultats sont publiés aujourd'hui dans la revue Science.
Ce nouveau test de la théorie d'Einstein a été mené par le candidat au doctorat en astrophysique René Breton et par la Pre Victoria Kaspi, directrice du Groupe de recherche sur les pulsars de l'Université McGill.
« Un pulsar binaire crée des conditions idéales pour tester les prédictions de la relativité générale, car plus les masses sont importantes et rapprochées les unes des autres, plus les effets relativistes sont grands », explique M. Breton.
« Les pulsars binaires conviennent parfaitement pour vérifier la relativité générale dans un puissant champ gravitationnel », a indiqué la Pre Kaspi, titulaire de la Chaire Lorne Trottier en astrophysique et cosmologie de McGill et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en astrophysique d'observation. « La théorie d'Einstein a prédit que, dans un tel champ, l'axe autour duquel un objet tourne effectuera un mouvement de précession - ou un lent changement de direction pendant que le pulsar passe devant son compagnon. Pensez à une toupie légèrement inclinée dont l'axe de rotation oscille lentement; il s'agit de l'élégant mouvement appelé "précession". »
Les chercheurs ont pu observer que l'un des deux pulsars effectue bel et bien un mouvement de précession, ce qui confirme cette partie de la théorie d'Einstein de 1915. Si Einstein s'était trompé, les pulsars n'oscilleraient pas, ou ils oscilleraient de manière différente.
Les pulsars sont trop petits et trop éloignés pour nous permettre de déterminer directement l'orientation de leur axe de rotation, ont expliqué les chercheurs. Toutefois, ces derniers ont rapidement conclu qu'ils y parviendraient grâce aux éclipses visibles lorsqu'un des pulsars passe devant son compagnon. Lorsque cela se produit, la magnétosphère du premier pulsar absorbe partiellement la «lumière» radio émise par l'autre, ce qui permet de déterminer son orientation spatiale. Après quatre ans d'observation, les chercheurs sont arrivés à déterminer que son axe de rotation précessionne comme l'avait prédit Einstein.
« Jusqu'ici, cependant, la théorie d'Einstein a passé tous les tests, dont le nôtre. Nous pouvons avancer que si quelqu'un désire proposer une autre théorie de la gravitation, celle-ci devra également expliquer les résultats que nous avons obtenus. »
René Breton, Victoria Kaspi et leurs collègues du Canada, du Royaume-Uni, de la France et de l'Italie ont étudié le pulsar binaire à l'aide du radiotélescope de 100 mètres Robert C. Byrd Green à l'Observatoire national de radioastronomie à Green Bank, en Virginie-Occidentale.
«Je pense que si Einstein vivait, il serait ravi de ces résultats», a dit Michael Kramer, codirecteur du Centre d'astrophysique de Jodrell Bank de l'Université de Manchester. «Non seulement parce qu'ils confirment sa théorie, mais aussi à cause de la façon originale dont la confirmation a été apportée.»
Qu'est-ce qu'un pulsar?
Les pulsars sont de petits objets stellaires extrêmement denses qui subsistent après l'explosion d'une étoile massive en supernova.
Leur masse est le plus souvent plus grande que celle du Soleil mais leur taille est très petite.
Ces pulsars tournent sur eux-même à une vitesse vertigineuse et génèrent un gigantesque champ gravitationnel tout en émettent de puissants faisceaux d'ondes radio qui éclairent les radiotélescopes sur la Terre comme des phares en bord de mer.
Plus de 1700 pulsars ont été dénombrés à ce jour dans notre galaxie, la Voie lactée, mais ce double pulsar ou pulsar binaire, découvert en 2003, est le seul connu.
Pour voir une animation du phénomène: www.physics.mcgill.ca/~bretonr/doublepulsar/
Source: EurekaAlert