La théorie de la gravité d'Einstein vérifiée à l'échelle cosmique

La théorie de la relativité générale d'Albert Einstein a été confirmée à l'échelle cosmique par des astrophysiciens qui ont analysé comment la lumière provenant de lointains amas de galaxies est affectée par la gravitation.
Hasard du calendrier, la publication de cette étude survient quelques jours seulement après l'annonce d'une découverte qui jette une ombre sur la théorie d'Einstein. Une équipe internationale de physiciens a en effet observé des neutrinos, particules élémentaires de la matière, se déplaçant à une vitesse légèrement supérieure à celle de la lumière, pourtant considérée comme une "limite infranchissable" dans la théorie de la relativité.
Cette mesure reste cependant à confirmer. Bien avant cette observation de neutrinos plus rapides que de raison, Radek Wojtak (Dark Cosmology Centre, Université de Copenhague) et ses collègues ont voulu confirmer la théorie d'Einstein en analysant la lumière qui nous parvient de galaxies situées au sein de quelque 8.000 amas abritant chacun des milliers de galaxies.
La gravité, qui assure la cohésion de l'amas, laisse aussi son empreinte sur la lumière que chacune de ces galaxies émet dans l'espace, selon l'étude publiée mercredi dans la revue scientifique britannique Nature.
D'après la théorie d'Einstein, la fréquence de la lumière est ralentie et sa longueur d'onde allongée sous l'effet de la gravitation. Il en résulte un décalage du spectre lumineux vers le rouge ("redshift") gravitationnel, différent de celui dû à l'éloignement des galaxies.
En comparant la longueur d'onde de la lumière provenant des galaxies situées au cœur des amas, là où la gravité est la plus forte, à celle issue de galaxies situées à la périphérie, l'équipe d'astrophysiciens a pu mesurer "de petites différences dans leur redshift", selon Radek Wojtak.
"Nous avons pu voir que la lumière des galaxies situées au milieu d'un amas +peine+ à sortir du champ gravitationnel, alors que la lumière des galaxies périphériques émerge plus facilement", explique-t-il dans un communiqué.
Après avoir calculé la masse de chaque amas, les astrophysiciens ont utilisé la théorie de la relativité générale pour évaluer le "redshift gravitationnel" des galaxies selon leur position au sein de l'amas.
Ces "calculs théoriques" du redshift gravitationnel se sont avérés "en complet accord avec les observations", souligne M. Wojtak. Le décalage de la lumière vers le rouge varie "proportionnellement en fonction de l'influence gravitationnelle de la gravité de l'amas", ajoute-t-il.