Les astres confirment la théorie d'Einstein

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© McGill University, Office of Vice-Principal (Research and International Relations)

Conformément aux lois de la relativité générale d'Einstein, les deux étoiles du pulsar double PSR J0737-3039A/B oscillent doucement à la manière de toupies.

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Plus de quatre-vingt-dix ans qu'elle a été formulée, et la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein n'a toujours pas été prise en défaut. Une équipe internationale associant le Laboratoire de physique et chimie de l'environnement (LPCE)¹ vient une nouvelle fois de confirmer sa justesse². René Breton, chercheur à l'université McGill à Montréal (Canada), et ses collègues ont étudié durant quatre ans un système constitué de deux pulsars, des étoiles très denses, dites étoiles à neutrons, qui tournent très rapidement sur elles-mêmes en émettant un fort rayonnement électromagnétique. Selon eux, les mouvements d'un de ces corps présentent bien l'anomalie prédite par la relativité générale sans avoir jamais été observée à cette échelle !

Cette anomalie s'appelle la « précession de rotation ». Lorsque deux astres massifs tournent l'un autour de l'autre sur des orbites rapprochées, la théorie d'Einstein dit en effet que le champ gravitationnel qu'ils produisent est si intense qu'il déforme l'espace localement. Les deux objets se mettraient alors à osciller doucement, un peu à la manière de toupies légèrement inclinées. « Concrètement, en regardant un système binaire aux moments où l'un des corps passe devant l'autre, on doit remarquer que son axe de rotation change de direction avec le temps », explique Robert Ferdman, du LPCE, à Orléans.

Est-ce vraiment le cas ? C'est ce qu'ont voulu savoir les chercheurs en observant l'unique pulsar double qui ait été repéré jusqu'ici dans notre galaxie. Baptisé PSR J0737-3039A/B et découvert en 2003, cet astre exotique est fait de deux pulsars situés à 1 700 années-lumière de la Terre et tournant sur des orbites voisines à courte distance l'un de l'autre. Ce système binaire offrait une occasion unique de tester l'effet de « précession de rotation ». Les astronomes ont fait appel au radiotélescope de 100 mètres Robert C. Byrd de l'Observatoire national de radioastronomie à Green-Bank (Virginie occidentale) pour étudier le mouvement d'un des deux pulsars au moment où il éclipse son compagnon, toutes les deux heures et demie. Au terme de quatre ans de travail, le verdict est sans appel : la « précession de rotation », conséquence de la théorie d'Einstein, est un phénomène bien réel. Et l'importance de cet effet est bien tel que prévue par la relativité générale. 

Vahé Ter Minassian

Notes :

1. Laboratoire CNRS / Université d'Orléans.
2. Science, 4 juillet 2008.