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Albert Einstein était indéniablement l’un des esprits les plus brillants de l’histoire moderne. Cependant, les autres experts des sciences peinent parfois à prouver la véracité de ses théories. Ce fut le cas avec la théorie de la mémoire gravitationnelle. Formulée il y a plus d’un siècle, cette théorie pourrait enfin être prouvée.
La théorie de la mémoire gravitationnelle
Depuis plus d’un siècle, la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein façonne la compréhension de l’Univers. L’une des prédictions les plus fascinantes qui ont découlé de la théorie de la relativité générale est la mémoire gravitationnelle. C’est une idée selon laquelle l’espace-temps lui-même conserve une empreinte durable lorsque des ondes gravitationnelles le traversent. En effet, selon la théorie générale de la relativité d’Einstein, les objets massifs peuvent courber l’espace, créant ainsi des ondes gravitationnelles, des ondulations invisibles qui se propagent à travers l’Univers à la vitesse de la lumière.
Ces ondes apparaissent lorsque des corps colossaux, comme les trous noirs, accélèrent et entrent en collision. Contrairement aux ondes ordinaires qui traversent la matière sans l’altérer, les ondes gravitationnelles peuvent provoquer des changements permanents dans l’espace. Ainsi, la mémoire gravitationnelle se forme lorsqu’une explosion d’ondes gravitationnelles produit des changements dans un système physique qui persistent même après le passage de ces ondes.
Pendant longtemps, prouver l’existence même des ondes gravitationnelles a été un défi de taille pour les scientifiques. Ce n’est qu’en 2016 que des astrophysiciens ont pu les observer pour la première fois grâce à l’expérience LIGO. Alors, prouver l’existence d’une mémoire gravitationnelle a été – et reste encore – difficile. Cependant, des chercheurs de l’université de Copenhague au Danemark et de l’université de Valence en Espagne pourraient avoir trouvé un moyen de prouver que la mémoire gravitationnelle existe bel et bien dans le vaste Univers.
Une recherche qui pourrait avoir d’importantes implications dans la compréhension de l’Univers
Leurs recherches – dont les résultats ont été prépubliés sur arXiv – suggèrent que le fond diffus cosmologique (un faible rayonnement résiduel du Big Bang) pourrait contenir des traces de puissantes ondes gravitationnelles provenant de la fusion de trous noirs lointains. Les chercheurs ont en effet constaté que de subtils changements dans la température de ce rayonnement pourraient fournir des indices sur les ondes gravitationnelles. Plus précisément, selon eux, les photons qui voyagent dans l’espace peuvent subir des distorsions et des déviations permanentes causées par la mémoire des ondes gravitationnelles.
Les ondes gravitationnelles qui interagissent avec les photons peuvent ainsi modifier leur direction, leur vitesse ou leur moment angulaire. Par conséquent, les photons affectés par ces changements permanents emportent avec eux une mémoire gravitationnelle au cours de leur voyage. Si les scientifiques parviennent à détecter d’une manière ou d’une autre les changements apportés aux photons, cela permettrait d’analyser ces effets et découvrir quels types d’évènements les ont provoqués. D’autres recherches expérimentales seront donc menées à cet effet.
La confirmation expérimentale de l’existence de la mémoire gravitationnelle dans le fond diffus cosmologique pourrait avoir d’importantes implications dans le domaine de l’astrophysique. Cela pourrait permettre de comprendre d’autres évènements énergétiques de l’histoire de l’Univers. Par exemple, si l’existence de la mémoire gravitationnelle dans le fond diffus cosmologique est confirmée, cela permettrait de savoir si les trous noirs supermassifs fusionnaient plus fréquemment dans l’Univers primitif qu’aujourd’hui. Cela pourrait offrir de nouvelles perspectives sur la façon dont les galaxies et les trous noirs ont évolué au cours du temps cosmique.
Par ailleurs, une « faille cosmique » remet en question la théorie de la relativité générale d’Einstein.