Einstein a-t-il toujours raison au-delà du système solaire? Sa théorie de la gravité, très largement mesurée dans les limites du système solaire, n’a pas été vérifiée de la même façon à plus grande échelle. Est-elle toujours valables sur des distances de plusieurs milliards d’années lumière?

Des chercheurs ont testé la théorie de la relativité générale d’Einstein à très grande échelle, sur plus de 70.000 galaxies lointaines, situées en moyenne à 5,5 milliards d’années lumière. Selon Reinabelle Reyes (Princeton University, Etats-Unis) et ses collègues de l’Université de Zurich (Institut de physique théorique, Suisse), le test est probant et la théorie du célèbre physicien reste valable à l’échelle de l’univers.

La relativité générale a introduit une nouvelle vision de la gravitation. Les masses des corps -planète ou étoile par exemple – déforment l’espace-temps, comme le fait une boule posée sur une toile tendue. Ces courbures de l’espace-temps influencent le déplacement des corps.

La théorie d’Einstein a été vérifiée expérimentalement avec précision sur les mouvements des planètes du système solaire mais elle plus difficile à mesurer sur le déplacement des galaxies.

Energie noire

Il n’est donc pas certain que la gravité s’exerce de la même manière dans tout l’univers. Cette théorie n’est compatible avec l’accélération de l’expansion de l’univers (établie dans les années 90) qu’à condition qu’il existe un autre facteur, nommé énergie noire, dont on ne sait quasiment rien. Certains physiciens avancent des théories concurrentes à celle de la relativité générale qui expliqueraient l’expansion accélérée de l’univers sans invoquer l’énergie noire.

L’équipe de Reinabelle Reyes a appliqué une nouvelle méthode pour tester la relativité générale à l’échelle de ces 70.000 galaxies. Il leur fallait en effet contourner une difficulté majeure: les biais introduits dans les mesures par la présence de matière invisible dans l’univers, la matière noire. Les chercheurs américains et suisses ont utilisé un ratio (conçu par une autre équipe) qui permet d’éviter ce biais. Ils constatent que leurs mesures s’accordent avec la relativité générale. Leurs résultats sont publiés cette semaine par la revue Nature.

Le débat est loin d’être achevé pour autant. Reyes et ses collègues ont testé deux théories concurrentes et concluent que l’une d’elle ne peut pas être définitivement écartée de la course en l’état des connaissances. A suivre…

Source: Cécile Dumas – Sciences et Avenir