Des physiciens observent une anomalie dans les prédictions d’Einstein concernant l’espace-temps

La théorie de la relativité générale d’Albert Einstein a traversé plus d’un siècle d’observations et d’expériences pour devenir l’une des pierres angulaires de la physique moderne. Cependant, une nouvelle étude utilisant les données de l’étude sur l’énergie noire a révélé un phénomène étrange qui remet en cause certaines prédictions faites par Einstein concernant la courbure de l’espace-temps. Bien que cette découverte n’invalide pas la théorie, elle soulève des questions et suggère qu’il existe peut-être encore des éléments inconnus dans notre compréhension de l’Univers. 

La relativité générale et la courbure de l’espace-temps

La relativité générale postule que la présence de matière ou d’énergie dans l’Univers déforme l’espace-temps autour d’elle, un peu comme une boule de bowling déforme un trampoline. Cette distorsion crée ce qu’on appelle un « puits gravitationnel », un phénomène qui affecte non seulement la matière, mais aussi la lumière, qui se courbe en suivant cette déformation. Ce phénomène peut être observé sous forme de lentilles gravitationnelles, où la lumière se courbe en suivant l’espace-temps, ce qui la déforme et l’amplifie. Cela permet aux scientifiques d’étudier des objets très lointains dans l’Univers.

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Cette théorie a été confirmée à de nombreuses reprises par des observations et des mesures précises. Cependant, une équipe de chercheurs a récemment constaté que certaines de ces prédictions ne se réalisaient pas comme prévu, notamment en ce qui concerne l’évolution de la courbure de l’espace-temps au fil des époques. Ce n’est pas nécessairement un signe que la théorie est erronée, mais cela pourrait suggérer qu’il existe un facteur encore inconnu.

Ces découvertes ont été rendues possibles grâce à l’étude sur l’énergie noire, un projet qui cartographie des centaines de millions de galaxies. Camille Bonvin, physicienne à l’université de Genève, explique que les données de l’étude sur l’énergie noire ont jusqu’ici été utilisées pour étudier la distribution de la matière dans l’Univers. Dans cette nouvelle étude, les scientifiques ont pu mesurer directement la distorsion de l’espace-temps grâce à ces données, ce qui a permis de comparer les résultats avec les prévisions d’Einstein.

Une étude basée sur des données récentes

L’étude, publiée dans Nature Communications, est basée sur des données recueillies par un télescope situé au Chili, le télescope Victor M. Blanco. Cet instrument puissant permet de scruter l’Univers et d’étudier des galaxies situées à différentes distances, ce qui donne accès à des informations sur l’histoire de l’Univers. L’étude s’intéresse en particulier à l’énergie noire, cette mystérieuse force qui semble accélérer l’expansion de l’Univers.

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L’équipe de chercheurs, dirigée par l’astronome Isaac Tutusaus, a utilisé ces données pour analyser les distorsions de l’espace-temps à quatre moments clés : il y a 3,5, 5, 6 et 7 milliards d’années. Ils ont ensuite comparé leurs observations aux prédictions d’Einstein. Si certains résultats correspondaient parfaitement à ce que la relativité générale avait prévu, d’autres ont montré des écarts notables, notamment dans les périodes les plus récentes de l’Univers.

Les chercheurs ont observé que, bien que les puits gravitationnels mesurés il y a 6 et 7 milliards d’années correspondaient bien aux prédictions d’Einstein, ceux mesurés plus près de nous, il y a 3,5 et 5 milliards d’années, étaient légèrement moins profonds que prévu. Bien que cette différence soit modeste, elle pourrait être significative et suggérer qu’il existe un phénomène inconnu qui ralentit la croissance des puits gravitationnels au cours des dernières époques.

Des pistes à explorer

Cet écart, bien que minime, pourrait être significatif. Il pourrait indiquer que les puits de gravité se développent plus lentement dans les périodes récentes de l’Univers. Une hypothèse est que cette anomalie pourrait être liée à l’accélération de l’expansion de l’Univers sous l’effet de l’énergie noire. En effet, si l’expansion de l’Univers s’accélère, cela pourrait avoir un impact sur la façon dont la gravité agit sur l’espace-temps. 

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Malgré cet écart, les chercheurs précisent que l’incompatibilité observée avec les prédictions d’Einstein n’est pas suffisante pour remettre en question la théorie elle-même. En physique, une divergence de 3 sigma est considérée comme un indice d’anomalie, mais elle ne suffit pas à invalider une théorie. Pour qu’une telle découverte remette en cause la relativité générale, un écart de 5 sigma serait nécessaire. 

Des mesures plus précises sont donc essentielles pour vérifier ces résultats et déterminer si la relativité générale reste valide à de grandes échelles dans l’Univers. Par ailleurs, une « faille cosmique » remet en question la théorie de la relativité générale d’Einstein.