(Phys.org) — Les récentes détections d'ondes gravitationnelles ont permis aux physiciens de confirmer avec de plus en plus de précision ce qu'Einstein avait prédit il y a plus de 100 ans dans la théorie de la relativité générale :que la gravité n'agit pas instantanément comme le pensait Newton, mais se propage plutôt à la vitesse de la lumière.

"La vitesse de la gravité, comme la vitesse de la lumière, est l'une des constantes fondamentales de l'Univers, " Neil Cornouailles, un physicien à l'Université d'État du Montana, Raconté Phys.org . "Jusqu'à l'avènement de l'astronomie des ondes gravitationnelles, nous n'avions aucun moyen de mesurer directement la vitesse de la gravité."

Au cours des derniers mois, les physiciens ont fait des progrès très rapides dans la limitation de la vitesse de la gravité à l'aide d'observations d'ondes gravitationnelles.

Initialement, les premières détections LIGO d'ondes gravitationnelles ont limité la vitesse de la gravité à moins de 50 % de la vitesse de la lumière.

Dans un article publié la semaine dernière dans Lettres d'examen physique , Cornish et ses coauteurs Diego Blas au CERN et Germano Nardini à l'Université de Berne ont combiné les trois premiers événements d'ondes gravitationnelles rapportés par les collaborations LIGO et Virgo, leur permettant d'améliorer les limites d'origine à environ 45% de la vitesse de la lumière.

Deux jours plus tard (et après que les physiciens mentionnés ci-dessus aient écrit leur article), un autre article a été publié dans Les lettres du journal astrophysique par les collaborations LIGO et Virgo, dont les auteurs sont affiliés à près de 200 institutions à travers le monde. En utilisant les données des ondes gravitationnelles émises par une fusion d'étoiles à neutrons binaires détectée en août, ils ont pu limiter la différence entre la vitesse de la gravité et la vitesse de la lumière entre -3 x 10 ^-15 et 7x10 ^-16 fois la vitesse de la lumière.

La raison de l'énorme saut de précision est que l'événement des étoiles à neutrons n'a pas seulement émis des ondes gravitationnelles, mais aussi des rayonnements électromagnétiques sous forme de rayons gamma. L'émission simultanée d'ondes gravitationnelles et de lumière provenant de la même source a permis aux scientifiques de fixer des limites à la vitesse de la gravité qui sont de plusieurs ordres de grandeur plus strictes que ce qui pourrait être défini en utilisant uniquement les signaux d'ondes gravitationnelles.

Selon qu'une source astrophysique émet à la fois des ondes gravitationnelles et de la lumière ou seulement les premières, les scientifiques adoptent différentes approches pour limiter la vitesse de la gravité. Lorsqu'une source émet à la fois des ondes gravitationnelles et de la lumière, les scientifiques peuvent mesurer la différence (le cas échéant) dans les temps d'arrivée des deux types de signaux différents à un seul détecteur. Dans le AJL papier, les scientifiques ont mesuré un délai d'arrivée de quelques secondes seulement entre des signaux qui ont parcouru une distance de plus de cent millions d'années-lumière. Un si petit retard sur cette distance est considéré comme pratiquement rien.

D'autre part, lorsqu'une source n'émet que des ondes gravitationnelles, les scientifiques doivent détecter le même signal dans plusieurs détecteurs terrestres et mesurer la (très légère) différence dans les temps d'arrivée. Les scientifiques de la PRL papier l'a fait en comparant les signaux détectés par deux détecteurs LIGO situés à 1800 miles l'un de l'autre :un à Hanford, Washington, et l'autre à Livingston, Louisiane.

Comme l'expliquent les physiciens, il est possible d'améliorer considérablement les limites de la vitesse de gravité en utilisant des sources qui n'émettent que des ondes gravitationnelles. Par exemple, à l'aide de quatre détecteurs situés à différents endroits sur Terre, avec cinq événements d'ondes gravitationnelles pour comparaison, les contraintes pourraient s'améliorer à moins de 1% de la vitesse de la lumière. Mais ils ne pouvaient toujours pas atteindre le degré de précision des expériences qui ont accès à la fois à la gravité et à la lumière.

Globalement, limiter la vitesse de la lumière a de nombreuses implications importantes pour la physique fondamentale et la cosmologie. L'une des plus grandes implications est que les limites strictes fournissent un test plus précis de la relativité générale et excluent les alternatives proposées à la relativité générale.

"De nombreuses théories alternatives de la gravité, dont certains ont été invoqués pour expliquer l'expansion accélérée de l'Univers, prédire que la vitesse de la gravité est différente de la vitesse de la lumière, " a déclaré Cornish. " Plusieurs de ces théories ont maintenant été écartées, restreignant ainsi les manières dont la théorie d'Einstein peut être sensiblement modifiée, et faire de l'énergie noire une explication plus probable de l'expansion accélérée."

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