Une équipe internationale d'astronomes a testé cela en utilisant trois étoiles en orbite l'une autour de l'autre :une étoile à neutrons et deux naines blanches
La théorie de la gravité d'Einstein, la relativité générale, prédit que tous les objets tombent de la même manière, quelle que soit leur masse ou leur composition. Mais ce principe s'applique-t-il également aux objets à très forte gravité ? Une équipe internationale d'astronomes a testé cela en utilisant trois étoiles en orbite l'une autour de l'autre :une étoile à neutrons et deux naines blanches. Leurs découvertes prouvent que la théorie d'Einstein résiste également à l'épreuve dans des conditions aussi extrêmes (Nature, 5 juillet).
Un marteau et un ressort tombent sur la lune avec la même accélération. Et si un boulet de canon léger et lourd est lancé de la tour de Pise, ils touchent le sol en même temps. Même la Terre et la Lune tombent vers le Soleil de la même manière. La théorie d'Einstein a passé tous les tests en laboratoire et ailleurs dans notre système solaire. Mais la plupart des théories gravitationnelles alternatives prédisent que les objets à gravité extrêmement forte, comme les étoiles à neutrons, tombent différemment des objets à faible gravité.
La découverte d'un "laboratoire cosmique naturel" a permis aux astronomes de tester cette théorie dans des conditions extrêmes :le système triple étoile PSR J0337+1715, à 4200 années-lumière de la Terre. Dans ce système unique, découvert en 2012, une étoile à neutrons et une naine blanche orbitent l'une autour de l'autre en 1,6 jour. Et cette paire orbite autour d'une autre naine blanche beaucoup plus loin sur une orbite de 327 jours. Selon certaines théories gravitationnelles alternatives, l'étoile à neutrons et la naine blanche intérieure devraient chacune tomber sur la naine blanche extérieure d'une manière différente.
"Nous avons testé cela en suivant l'étoile à neutrons", explique le premier auteur Anne Archibald (postdoc à l'Université d'Amsterdam et ASTRON, l'Institut néerlandais de radioastronomie). L'étoile à neutrons, un pulsar milliseconde, se comporte comme une horloge :elle tourne 366 fois par seconde, et des faisceaux d'ondes radio tournent avec elle. Ils se balancent à intervalles réguliers comme un phare cosmique au-dessus de la Terre, produisant des impulsions. Nous avons utilisé ces impulsions radio pour suivre le mouvement de l'étoile à neutrons."
L'équipe d'astronomes a suivi l'étoile à neutrons pendant six ans à l'aide du radiotélescope à synthèse Westerbork aux Pays-Bas, du télescope Green Bank à West Virginie, États-Unis et l'Observatoire d'Arecibo à Porto Rico, États-Unis. "Nous pouvons retracer chaque impulsion de l'étoile à neutrons depuis le début de nos observations", explique Archibald. « Et nous connaissons son emplacement à quelques centaines de mètres près. Nous savons donc exactement où l'étoile à neutrons a été et où elle va. Si l'étoile à neutrons tombait différemment de la naine blanche, les impulsions arriveraient à un moment différent de celui prévu."
Archibald et ses collègues ont découvert que toute différence entre l'accélération de l'étoile à neutrons et celle de la naine blanche est trop petit pour être détecté. "S'il y a une différence, ce n'est pas plus de trois sur un million", déclare Nina Gusinskaia, doctorante à l'Université d'Amsterdam. « Et c'est très peu. Nous réfutons certaines des théories gravitationnelles alternatives. Nous avons également amélioré la précision du meilleur test de gravité environ dix fois, à la fois dans le système solaire et avec d'autres pulsars. »
