La théorie générale de la relativité d'Einstein décrit la gravité en termes de géométrie de l'espace et du temps. Mais mesurer cette courbure de l'espace est difficile. Cependant, les scientifiques ont maintenant utilisé un éventail de radiotélescopes à l'échelle du continent pour effectuer une mesure extrêmement précise de la courbure de l'espace causée par la gravité du Soleil. Cette nouvelle technique promet de contribuer grandement à l'étude de la physique quantique.
«Mesurer la courbure de l'espace causée par la gravité est l'un des moyens les plus sensibles d'apprendre comment la théorie de la relativité générale d'Einstein se rapporte à la physique quantique. L'union de la théorie de la gravité avec la théorie quantique est un objectif majeur de la physique du XXIe siècle, et ces mesures astronomiques sont essentielles pour comprendre la relation entre les deux », a déclaré Sergei Kopeikin de l'Université du Missouri.
Kopeikin et ses collègues ont utilisé le système de radiotélescope Very Long Baseline Array (VLBA) de la National Science Foundation pour mesurer la flexion de la lumière causée par la gravité du Soleil dans une partie de 30,000 3,333 (corrigé par NRAO et mis à jour ici le 9/03/09 - voir ce lien fourni par Ned Wright de UCLA pour plus d'informations sur la déviation et le retard de la lumière). Avec d'autres observations, les scientifiques affirment que leur technique de précision peut faire la mesure la plus précise de ce phénomène.
La flexion de la lumière des étoiles par la gravité a été prédite par Albert Einstein lorsqu'il a publié sa théorie de la relativité générale en 1916. Selon la théorie de la relativité, la forte gravité d'un objet massif tel que le Soleil produit une courbure dans l'espace voisin, ce qui modifie le trajet de la lumière ou des ondes radio passant près de l'objet. Le phénomène a été observé pour la première fois lors d'une éclipse solaire en 1919.
Bien que de nombreuses mesures de l'effet aient été effectuées au cours des 90 dernières années, le problème de la fusion de la relativité générale et de la théorie quantique a nécessité des observations de plus en plus précises. Les physiciens décrivent la courbure de l'espace et la flexion de la lumière gravitationnelle comme un paramètre appelé «gamma». La théorie d'Einstein soutient que le gamma doit être exactement égal à 1,0.
"Même une valeur qui diffère d'une partie sur un million de 1,0 aurait des ramifications majeures pour l'objectif d'unir la théorie de la gravité et la théorie quantique, et donc de prédire les phénomènes dans les régions à forte gravité près des trous noirs", a déclaré Kopeikin.
Pour effectuer des mesures extrêmement précises, les scientifiques se sont tournés vers le VLBA, un système continental de radiotélescopes allant d'Hawaï aux îles Vierges. Le VLBA offre la puissance de faire les mesures de position les plus précises dans le ciel et les images les plus détaillées de n'importe quel instrument astronomique disponible.
Les chercheurs ont fait leurs observations lorsque le Soleil est passé près de quatre quasars éloignés - des galaxies lointaines avec des trous noirs supermassifs à leurs noyaux - en octobre 2005. La gravité du Soleil a provoqué de légers changements dans les positions apparentes des quasars parce qu'il a dévié la radio les ondes provenant des objets les plus éloignés.
Le résultat était une valeur mesurée de gamma de 0,9998 +/- 0,0003, en excellent accord avec la prédiction d'Einstein de 1,0.
"Avec plus d'observations comme la nôtre, en plus de mesures complémentaires telles que celles effectuées avec le vaisseau spatial Cassini de la NASA, nous pouvons améliorer la précision de cette mesure d'au moins un facteur quatre, pour fournir la meilleure mesure jamais connue du gamma", a déclaré Edward Fomalont. de l'Observatoire national de radioastronomie (NRAO). "Puisque le gamma est un paramètre fondamental des théories gravitationnelles, sa mesure en utilisant différentes méthodes d'observation est cruciale pour obtenir une valeur qui est supportée par la communauté de la physique", a ajouté Fomalont.
Kopeikin et Fomalont ont travaillé avec John Benson du NRAO et Gabor Lanyi du Jet Propulsion Laboratory de la NASA. Ils ont rapporté leurs découvertes dans le numéro du 10 juillet de l'Astrophysical Journal.
Source: NRAO
