Le légendaire physicien Albert Einstein était un penseur en avance sur son temps. Né le 14 mars 1879, Einstein est venu dans un monde où la planète naine Pluton n'avait pas encore été découverte et l'idée du vol spatial était un rêve lointain. Malgré les limitations techniques de son époque, Einstein publie son célèbre La théorie de la relativité générale en 1915, qui a fait des prédictions sur la nature de l'univers qui seraient confirmées encore et encore pendant plus de 100 ans.
Voici 10 observations récentes qui ont donné raison à Einstein sur la nature du cosmos il y a cent ans - et une qui lui a donné tort.
La première image d'un trou noir
La théorie générale de la relativité d'Einstein décrit la gravité comme une conséquence de la distorsion de l'espace-temps, essentiellement plus un objet est massif, plus il déforme l'espace-temps et force les objets plus petits à tomber dessus. La théorie prédit également l'existence de trous noirs - des objets massifs qui déforment tellement l'espace-temps que même la lumière ne peut pas s'en échapper.
Quand les chercheurs utilisant l'Event Horizon Telescope (EHT) ont obtenu une première dans l'histoire image d'un trou noir, ils ont prouvé qu'Einstein avait raison sur certaines choses très spécifiques, à savoir que chaque trou noir a un point de non-retour appelé horizon des événements, qui devrait être approximativement rond et d'une taille prévisible en fonction de la masse du trou noir. Une image révolutionnaire d'un trou noir obtenue par l'EHT a montré que cette prédiction était absolument correcte.
"Echos" d'un trou noir
Les astronomes ont une fois de plus prouvé que la théorie des trous noirs d'Einstein était correcte lorsqu'ils ont découvert un étrange motif de rayonnement X près d'un trou noir à 800 millions d'années-lumière de la Terre.
En plus des rayons X attendus provenant de l'avant du trou noir, l'équipe a également découvert des "échos lumineux" prédits de la lumière des rayons X émise par l'arrière du trou noir, mais toujours visibles de la Terre car le trou noir déforme l'espace. temps autour de lui-même.
Ondes gravitationnelles
La théorie de la relativité d'Einstein décrit également d'énormes ondulations dans le tissu de l'espace-temps appelées ondes gravitationnelles. Ces ondes sont causées par la fusion des objets les plus massifs de l'univers, comme les trous noirs et les étoiles à neutrons.
À l'aide d'un détecteur spécial appelé Laser Interferometric Gravitational-Wave Observatory (LIGO), les physiciens ont confirmé l'existence d'ondes gravitationnelles en 2015 et ont découvert des dizaines d'autres exemples d'ondes gravitationnelles dans les années qui ont suivi, prouvant une fois de plus qu'Einstein avait raison.
Les partenaires chancelants d'un trou noir
L'étude des ondes gravitationnelles peut révéler les secrets des objets massifs et lointains qui les émettent.
En étudiant les ondes gravitationnelles émises par une paire de trous noirs binaires entrant lentement en collision en 2022, les physiciens ont confirmé que les objets massifs oscillaient – ou précédaient – sur leurs orbites en se rapprochant l'un de l'autre, tout comme Einstein l'avait prédit.
Étoile "dansante" sur un spirographe
Les scientifiques ont une fois de plus vu la théorie de la précession d'Einstein en action en étudiant une étoile en orbite autour d'un trou noir supermassif pendant 27 ans.
Après avoir effectué deux orbites complètes autour du trou noir, l'étoile a commencé à "danser" vers l'avant sous la forme d'une rosette, plutôt que de se déplacer sur une orbite elliptique fixe. Ce mouvement a confirmé la prédiction d'Einstein selon laquelle un objet extrêmement petit devrait tourner autour d'un objet relativement géant.
Étoile à neutrons "traînant le cadre"
Non seulement les trous noirs déforment l'espace-temps qui les entoure, mais la coquille super dense des étoiles mortes peut aussi le faire. En 2020, les physiciens ont étudié comment une étoile à neutrons avait orbité une naine blanche (deux types d'étoiles mortes effondrées) au cours des 20 années précédentes et ont découvert une dérive à long terme dans la façon dont les deux objets tournaient l'un autour de l'autre.
Selon les chercheurs, cette dérive a probablement été causée par un effet appelé en faisant glisser le cadre, essentiellement, la naine blanche a suffisamment étiré l'espace-temps pour modifier légèrement l'orbite de l'étoile à neutrons au fil du temps. Cela confirme à nouveau les prédictions de la théorie de la relativité d'Einstein.
Loupe à gravité
Selon Einstein, si un objet est suffisamment massif, il doit déformer l'espace-temps de telle manière que la lumière lointaine émise par l'arrière de l'objet apparaît agrandie (vue de la Terre).
Cet effet est appelé lentille gravitationnelle et est largement utilisé pour agrandir des objets dans l'univers profond. La première image en champ profond du télescope spatial James Webb est connue pour avoir utilisé l'effet de lentille gravitationnelle d'un amas de galaxies à 4,6 milliards d'années-lumière pour amplifier considérablement la lumière des galaxies à plus de 13 milliards d'années-lumière.
Bague Einstein JO418.
Une forme de lentille gravitationnelle est si brillante que les physiciens n'ont pas pu s'empêcher de lui donner le nom d'Einstein. Lorsque la lumière d'un objet distant s'amplifie en un halo parfait autour d'un objet massif au premier plan, les scientifiques appellent cela un "anneau d'Einstein".
Ces objets étonnants existent dans tout l'espace et ont été photographiés par des astronomes et des scientifiques amateurs.
Un univers mouvant
Au fur et à mesure que la lumière voyage à travers l'univers, sa longueur d'onde est décalée et étirée de plusieurs manières différentes connues sous le nom de redshift. Le type de redshift le plus célèbre est lié à l'expansion de l'univers (Einstein a proposé un nombre appelé la constante cosmologique pour tenir compte de cette expansion apparente dans ses autres équations).
Cependant, Einstein a également prédit un type de "décalage vers le rouge gravitationnel" qui se produit lorsque la lumière perd de l'énergie en route à partir d'une dépression dans l'espace-temps créée par des objets massifs tels que des galaxies. En 2011, une étude de la lumière provenant de centaines de milliers de galaxies lointaines a prouvé que le redshift gravitationnel existe, tout comme Einstein l'avait prédit.
Atomes en mouvement
Les théories d'Einstein semblent également valables dans le domaine quantique. La théorie de la relativité suppose que la vitesse de la lumière dans le vide est constante, ce qui signifie que l'espace doit se ressembler de tous les côtés. En 2015, des chercheurs ont prouvé que cet effet est valable même aux plus petites échelles, lorsqu'ils ont mesuré l'énergie de deux électrons se déplaçant dans des directions différentes autour du noyau d'un atome.
La différence d'énergie entre les électrons est restée constante quelle que soit la direction dans laquelle ils se déplaçaient, confirmant cette partie de la théorie d'Einstein.
Et enfin... Qu'en est-il des "actions terribles à distance" ?
Dans un phénomène appelé intrication quantique, les particules intriquées peuvent apparemment communiquer entre elles sur de vastes distances plus rapidement que la vitesse de la lumière, et "choisir" un état à habiter uniquement après avoir été mesurée. Einstein détestait ce phénomène, l'appelant «l'effet terrible à distance», et insistait sur le fait qu'aucun effet ne peut voyager plus vite que la lumière et que les objets ont un état, que nous les mesurions ou non.
Mais dans une expérience mondiale à grande échelle dans laquelle des millions de particules intriquées dans le monde ont été mesurées, les chercheurs ont découvert que les particules semblent choisir un état uniquement au moment où elles sont mesurées, et pas avant.
"Nous avons montré que la vision du monde d'Einstein... dans laquelle les choses ont des propriétés, que vous les observiez ou non, et aucun effet ne voyage plus vite que la lumière, ne peut pas être vraie - au moins une de ces choses doit être fausse", a déclaré le co-auteur. .recherche de Morgan Mitchell, professeur d'optique quantique à l'Institut des sciences photoniques en Espagne, dans une interview avec le magazine Live Science en 2018.
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