La première mesure de la vitesse de la gravité révélée

Par Hazel Muir

La vitesse de la gravité a été mesurée pour la première fois. L’expérience historique montre qu’elle se déplace à la vitesse de la lumière, ce qui signifie que la théorie générale de la relativité d’Einstein a passé un autre test avec brio.

Ed Fomalont, du National Radio Astronomy Observatory de Charlottesville, en Virginie, et Sergei Kopeikin, de l’Université du Missouri à Columbia, ont effectué la mesure, avec l’aide de la planète Jupiter.

« Nous sommes devenus les deux premières personnes à connaître la vitesse de la gravité, l’une des constantes fondamentales de la nature », déclarent les scientifiques, dans un article de l’édition papier de New Scientist. Une conséquence importante de ce résultat est qu’il impose des contraintes aux théories des « mondes branaires », qui suggèrent que l’Univers a plus de dimensions spatiales que les trois familières.

John Baez, un physicien de l’Université de Californie à Riverside, commente&colon ; « Einstein gagne encore une fois. » Il ajoute que tout autre résultat aurait été un choc.

Vous pourrez lire le récit de Fomalont et Kopeikin sur leur expérience unique dans un article intégral exclusif dans le prochain numéro de l’édition papier de New Scientist, en vente à partir du 9 janvier.

Isaac Newton pensait que l’influence de la gravité était instantanée, mais Einstein a supposé qu’elle se déplaçait à la vitesse de la lumière et en a tenu compte dans sa théorie générale de la relativité de 1915.

La gravité à la vitesse de la lumière signifie que si le Soleil disparaissait soudainement du centre du système solaire, la Terre resterait en orbite pendant environ 8,3 minutes – le temps que met la lumière pour aller du Soleil à la Terre. Puis, ne ressentant soudainement aucune gravité, la Terre s’élancerait dans l’espace en ligne droite.

Mais l’hypothèse d’une gravité à la vitesse de la lumière a subi la pression des théories du monde branaire, qui suggèrent qu’il existe des dimensions spatiales supplémentaires enroulées très petites. La gravité pourrait prendre un raccourci à travers ces dimensions supplémentaires et ainsi sembler voyager plus vite que la vitesse de la lumière – sans violer les équations de la relativité générale.

Mais comment mesurer la vitesse de la gravité ? Une façon serait de détecter les ondes gravitationnelles, de petites ondulations de l’espace-temps qui se propagent à partir de masses en accélération. Mais personne n’a encore réussi à le faire.

Kopeikin a trouvé un autre moyen. Il a retravaillé les équations de la relativité générale pour exprimer le champ gravitationnel d’un corps en mouvement en fonction de sa masse, de sa vitesse et de la vitesse de la gravité. Si vous pouviez mesurer le champ gravitationnel de Jupiter, tout en connaissant sa masse et sa vitesse, vous pourriez calculer la vitesse de la gravité.

Les ondes de flexion

L’occasion de le faire s’est présentée en septembre 2002, lorsque Jupiter est passé devant un quasar qui émet des ondes radio brillantes. Fomalont et Kopeikin ont combiné les observations d’une série de radiotélescopes à travers la Terre pour mesurer le changement apparent de la position du quasar lorsque le champ gravitationnel de Jupiter courbait les ondes radio qui passaient.

À partir de là, ils ont calculé que la gravité se déplace effectivement à la même vitesse que la lumière. Leur chiffre réel était de 0,95 fois la vitesse de la lumière, mais avec une grande marge d’erreur de plus ou moins 0,25.

Leur résultat, annoncé mardi lors d’une réunion de l’American Astronomical Society à Seattle, devrait aider à réduire le nombre possible de dimensions supplémentaires et leurs tailles.

Mais les experts disent que la preuve indirecte que la gravité se propage à la vitesse de la lumière était déjà écrasante. « Ce serait révolutionnaire si l’on mesurait que la gravité ne se propage pas à la vitesse de la lumière – nous étions pratiquement certains qu’elle devait le faire », déclare Lawrence Krauss, de l’université Case Western Reserve de Cleveland, dans l’Ohio.

Les chercheurs sont d’accord pour dire que la gravité se propage à la vitesse de la lumière.