Par Kevin Lee Mis à jour le 30 août 2022
Henrik_L/iStock/Getty Images
Lancez une balle assez fort et elle ne revient jamais. En réalité, un projectile devrait atteindre au moins 11,3 km/s (7 mi/s) pour échapper à l’attraction gravitationnelle de la Terre. Chaque objet, qu'il s'agisse d'une plume légère ou d'une étoile colossale, exerce une force qui attire la matière environnante. La gravité nous maintient ancrés à la planète, à la Lune en orbite autour de la Terre, à la Terre autour du Soleil, au Soleil tournant autour du centre de la galaxie et aux énormes amas galactiques se précipitant à travers l'univers comme un système unifié.
La gravité, ainsi que les forces nucléaires fortes, nucléaires faibles et électromagnétiques, maintiennent la cohésion du cosmos. La forte force nucléaire maintient les nucléons liés dans un noyau atomique; la faible force nucléaire entraîne certains types de désintégration radioactive; et la force électromagnétique régit la cohésion des atomes et des molécules. Bien que la gravité régisse le mouvement planétaire, elle constitue la plus faible des quatre forces fondamentales.
La masse, distincte du poids, est la quantité de matière présente dans un objet. À mesure que la masse augmente, l’attraction gravitationnelle qu’elle génère augmente également. Les trous noirs, par exemple, possèdent une masse si extrême que même la lumière ne peut échapper à leur horizon événementiel. En revanche, un grain de sel exerce une force d’attraction négligeable en raison de sa masse minuscule. Le poids, défini comme la force exercée par la gravité sur un objet, varie en fonction de l'accélération gravitationnelle; les astronautes sur la Lune ne pesaient qu'un sixième de leur poids terrestre.
Les astronautes des stations spatiales décrivent souvent un environnement « en apesanteur », mais la gravité terrestre est toujours présente – seulement environ 10 % plus faible à l’altitude orbitale. La sensation de flotter résulte du fait que les astronautes tombent continuellement vers la Terre tout en avançant suffisamment vite pour ne jamais atteindre la surface. Même si elle diminue avec la distance, la gravité s'étend à l'infini, attirant même les objets les plus éloignés vers la Terre.
En 1687, Isaac Newton a formulé la première théorie quantitative de la gravité, fournissant le cadre permettant de prédire le mouvement des corps célestes et les trajectoires des projectiles. Des siècles plus tard, la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein a réimaginé la gravité comme la courbure de l’espace-temps causée par la masse et l’énergie. Visualisez une boule de bowling posée sur un matelas :la boule enfonce la surface, et une bille roule vers la dépression. Dans le modèle d'Einstein, la masse du Soleil déforme l'espace-temps, guidant la Terre et les autres planètes le long de trajectoires courbes.
Einstein a prédit que les objets massifs en accélération généreraient des ondes gravitationnelles, des ondulations transitoires qui étirent et compriment l'espace-temps. Des événements tels que l’inspiration de trous noirs binaires ou d’étoiles à neutrons produisent des ondes si subtiles que leur détection nécessite des observatoires très sensibles. La confirmation des ondes gravitationnelles a ouvert une nouvelle fenêtre sur l'univers, nous permettant d'observer des phénomènes invisibles aux télescopes traditionnels.