Une équipe internationale de chercheurs dirigée par l'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) a mesuré, avec une précision sans précédent, le redshift gravitationnel du Soleil, un changement de fréquence des raies du spectre solaire qui se produit lorsque la lumière s'échappe du champ gravitationnel du Soleil sur son chemin vers la Terre. Ce travail, qui vérifie l'une des prédictions de la relativité générale d'Einstein, doit être publié dans la revue Astronomie &Astrophysique .

La théorie générale de la relativité, publié par Albert Einstein entre 1911 et 1916, introduit un nouveau concept d'espace et de temps, en montrant que les objets massifs provoquent une distorsion dans l'espace-temps qui est ressentie comme la gravité. De cette façon, La théorie d'Einstein prédit, par exemple, que la lumière se déplace dans des chemins courbes à proximité d'objets massifs, et une conséquence est l'observation de la croix d'Einstein, quatre images différentes d'une galaxie lointaine qui se trouve derrière un objet massif plus proche, et dont la lumière en est déformée.

D'autres effets bien connus de la relativité générale sont le changement graduel observé de l'orbite de Mercure en raison de la courbure de l'espace-temps autour du Soleil "massif", ou le redshift gravitationnel, le déplacement vers le rouge des raies du spectre du Soleil dû à son champ gravitationnel.

Le décalage vers le rouge gravitationnel est un effet important pour les systèmes de navigation par satellite tels que le GPS, qui ne fonctionnerait pas si la Relativité Générale n'était pas mise dans les équations. Cet effet dépend de la masse et du rayon d'un objet astronomique, de sorte que même s'il est plus grand pour le Soleil que pour la Terre, il est encore difficile à mesurer dans le spectre solaire.

En 1920, Einstein a écrit, "Pour le Soleil, le décalage vers le rouge théorique prédit est d'environ deux millionièmes de la longueur d'onde. Que cet effet existe vraiment est une question ouverte, et les astronomes travaillent actuellement dur pour le résoudre. Pour le Soleil, son existence est difficile à juger parce que l'effet est si petit."

Pour le mesurer, les scientifiques ont utilisé des observations du spectre solaire réfléchi par la Lune, obtenu avec l'instrument HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher) utilisant la nouvelle technologie du peigne de fréquence laser.

"Combinant la précision de l'instrument HARPS avec le peigne de fréquence laser, nous avons pu mesurer avec une grande précision la position des raies de fer dans le spectre solaire, " explique Jonay González Hernández, chercheur Ramón y Cajal à l'IAC et premier auteur de l'article. "Cela nous a permis de vérifier l'une des prédictions de la théorie de la relativité générale d'Einstein, le redshift gravitationnel, avec une précision de quelques mètres par seconde."

"Nouvelles mesures avec le peigne de fréquence laser attaché au spectrographe ESPRESSO, sur les télescopes VLT de 8,2 m, permettrait d'améliorer ces mesures, " ajoute Rafael Rebolo, un chercheur et le directeur de l'IAC et un co-auteur de l'article.