Déposez une bille et un boulet de canon de la tour penchée de Pise en même temps et ils toucheront le sol en même temps. Ce fait est expliqué par la théorie de la gravité d'Albert Einstein - la relativité générale - qui prédit que tous les objets tombent de la même manière, quelle que soit leur masse ou leur composition.

Même la Terre et la Lune « tombent » de la même manière vers le soleil lorsqu'elles sont en orbite l'une autour de l'autre.

La théorie d'Einstein a passé tous les tests en laboratoire et ailleurs dans notre système solaire. Mais les scientifiques savent que la mécanique quantique se comporte différemment, donc la théorie d'Einstein doit casser quelque part. Ce principe s'applique-t-il également aux objets d'une extrême gravité ?

La réponse est oui, " selon une équipe internationale d'astronomes, dont un de l'Université du Wisconsin-Milwaukee. Ils ont testé la question à l'aide de trois étoiles en orbite dans un "laboratoire" naturel d'environ 4, 200 années-lumière de la Terre.

Conclusions de l'équipe, dirigé par des chercheurs de l'Université d'Amsterdam et de l'Institut néerlandais de radioastronomie (ASTRON), sont publiés aujourd'hui dans La nature .

Système triple étoile

Leur sujet de test est un système triple étoile appelé PSR J0337+1715, constitué d'une étoile à neutrons sur une orbite de 1,6 jour avec une naine blanche. Cette paire est sur une orbite de 327 jours avec une autre naine blanche plus loin.

De la taille d'une planète, une naine blanche est une étoile qui a épuisé son combustible nucléaire et dont il ne reste que le noyau chaud. Alors que les naines blanches sont petites et denses, rien ne vaut la densité d'une étoile à neutrons, qui est une cendre laissée après l'explosion d'une étoile grillée. Sa gravité a écrasé les restes massifs en un vestige de la taille d'une ville.

L'étoile à neutrons devient un pulsar lorsqu'elle tourne rapidement et qu'elle possède un fort champ magnétique. Les pulsars émettent des ondes radio, Rayons X ou même lumière optique à chaque rotation.

Les chercheurs ont effectué la mesure simplement en suivant l'étoile à neutrons, un pulsar.

"Il tourne 366 fois par seconde, et des faisceaux d'ondes radio tournent le long, " dit Anne Archibald, le premier auteur de l'article à ASTRON et à l'Université d'Amsterdam. "Ils balayent la Terre à intervalles réguliers, comme un phare cosmique. Nous avons utilisé ces impulsions radio pour suivre la position de l'étoile à neutrons."

Gravité naine blanche

Quand le pulsar bouge, quelque chose en est la cause, dit David Kaplan, professeur agrégé de physique à l'Université du Wisconsin-Milwaukee et co-auteur de l'article. "Si Einstein a raison, ce doit être la gravité de la naine blanche qu'elle tourne qui fait bouger le pulsar."

L'équipe d'astronomes a suivi l'étoile à neutrons pendant six ans à l'aide du radiotélescope de synthèse de Westerbork aux Pays-Bas, le télescope Green Bank en Virginie-Occidentale et l'observatoire d'Arecibo à Porto Rico.

Si l'étoile à neutrons tombait différemment de la naine blanche, les impulsions arriveraient à un moment différent de celui prévu. Mais à la connaissance des chercheurs, cela ne s'est pas produit. Archibald et ses collègues ont découvert que toute différence entre les accélérations de l'étoile à neutrons et de la naine blanche est trop petite pour être détectée.

Ce système offre aux chercheurs la possibilité de tester la nature de la gravité avec beaucoup plus de sensibilité, dit Kaplan, qui faisait partie des chercheurs qui ont publié pour la première fois sur le système découvert en 2012.

"Nous avons fait mieux avec ce système que les tests précédents d'un facteur 10, " dit Kaplan. " Mais ce n'est pas une réponse à toute épreuve. Réconcilier la gravité avec la mécanique quantique n'est toujours pas résolu."

Je ne peux pas ignorer la relativité

Une description plus précise de la gravité est également importante pour d'autres raisons, dit Kaplan.

"Si vous avez ignoré la relativité générale mais que vous avez ensuite essayé d'utiliser le GPS sur votre téléphone, tu finirais loin de ta destination, " dit-il. "Mais nous essayons aussi de comprendre comment l'univers fonctionne ici. Nous ne comprenons toujours pas comment les étoiles bougent."

Les progrès des radiotélescopes offrent plus de chances de trouver le système triple parfait à tester, dit Jason Hessels, professeur associé à ASTRON et à l'Université d'Amsterdam.

Si le Square Kilometer Array est construit en Australie et en Afrique du Sud comme prévu, ce serait le plus grand radiotélescope du monde, capable de trouver beaucoup plus de pulsars millisecondes que ceux connus maintenant dans notre galaxie.

"Parmi ces systèmes encore non découverts peuvent se cacher des outils encore plus puissants pour comprendre l'univers, " Hessels a dit. " Peut-être que l'un d'entre eux peut fournir notre premier aperçu d'une théorie au-delà de celle d'Einstein. "