Les étoiles révèlent des failles dans la loi de gravité de Newton

Un groupe de scientifiques audacieux pense maintenant que nous devrions remplacer la loi de la gravitation de Newton par une nouvelle.

S’ils ont raison, alors nous devrions également nous débarrasser de l’idée de la mystérieuse matière noire, qui détermine toute la cosmologie.

La matière noire sauve la gravité

Isaac Newton a publié son traité séminal “Principes mathématiques de la philosophie naturelle” le 5 juillet 1687.

Il y soutient que deux corps s’attirent par leurs masses et que l’attraction diminue à mesure que la distance qui les sépare augmente.

Chaque fois que la distance double, l’attraction diminue d’un quart. Et le principe, selon Newton, s’applique partout, d’un bout à l’autre de l’univers.

Albert Einstein s’appuie sur la loi de la gravitation de Newton avec sa théorie générale de la relativité de 1915. Il y explique comment l’attraction de masse se produit : les corps lourds courbent l’espace autour d’eux. Par exemple, le champ gravitationnel de la terre forme une « fosse » dans l’espace dans laquelle la lune roule comme une boule de roulette.

Einstein était d’accord avec Newton sur le fait que la force d’attraction entre deux masses chute à un quart lorsque la distance qui les sépare double.

Dit dogma werd echter in de jaren 1970 in twijfel getrokken toen astronoom Vera Rubin een verrassende ontdekking deed: vertraagt de zwaartekracht zozeer als Newton en Einstein beweren, dan zouden de buitenste sterren in een stelsel door de rotatie weggeslingerd moeten worden als de waterdruppels in een draaiende machine a laver.

Rubin a suggéré que les galaxies sont entourées d’un nuage de matière noire invisible d’une masse énorme qui retient les étoiles extérieures par sa gravité.

La matière noire peut expliquer la rotation des galaxies et sauver les lois de la gravité qui ont été compromises par les observations de Rubin.

Depuis lors, la matière noire a été la pierre angulaire de pratiquement toutes les recherches astronomiques.

Jusqu’à maintenant.

Les rebelles défient les géants

Les astronomes étaient sceptiques quant à l’idée de matière noire. Ils pensaient que les galaxies ne contenaient que les étoiles brillantes et les gaz que nous voyons.

Le critique le plus célèbre de la matière noire était l’astrophysicien israélien Mordehai Milgrom. En 1983, il a fait ce à quoi presque aucun astronome n’osait penser : il a corrigé la loi de la gravité de Newton.

Le résultat : une théorie appelée MOND (dynamique newtonienne modifiée). Selon MOND, la loi de Newton s’applique à de petites échelles cosmiques, comme dans le système solaire, mais pas à des dizaines de milliers d’années-lumière.

La théorie pourrait plonger la cosmologie dans une crise profonde car elle remettait en question la gravité elle-même.

L’intérêt pour MOND était assez modeste, mais il est en train de croître. En effet, les physiciens recherchent de la matière noire dans des détecteurs souterrains depuis des décennies et tentent de la produire dans le plus grand accélérateur du monde, le LHC, sans succès.

Il n’y a donc toujours aucune preuve tangible que la matière noire existe.

Les amas d’étoiles ignorent Newton

Le télescope Gaia a été lancé en 2013 et a depuis cartographié 2 milliards d’étoiles dans la Voie lactée.

Les observations de Gaia de cinq jeunes amas d’étoiles proches du soleil fournissent l’argument le plus fort à ce jour contre Newton et en faveur de MOND.

Les monticules sont à 28 000 années-lumière du cœur de la Voie lactée, suffisamment loin pour montrer si les mouvements des étoiles obéissent à la loi de gravité de Newton ou MOND.

Dans les amas d’étoiles, environ un millier d’étoiles naissent presque simultanément dans un grand nuage de gaz. Au départ, ils sont convexes, mais lorsqu’ils tournent avec la galaxie, ils s’étirent en raison de l’attraction gravitationnelle des étoiles au cœur de la galaxie.

L’amas d’étoiles devient si allongé que les étoiles s’écoulent aux extrémités. Selon les lois gravitationnelles de Newton et d’Einstein, ces deux groupes d’étoiles devraient avoir la même taille, mais selon les observations de Gaia, il y a plus de tas à la “porte d’entrée” des cinq qu’à la “porte de derrière”.

Les observations de Gaia concordent avec MOND, qui prédit que la gravité diminue moins sur de longues distances que ne le prétendent Newton et Einstein.

La gravité accrue du centre de la Voie lactée attire plus d’étoiles par la porte d’entrée du tas et ralentit le transport par la porte arrière.

Maintenant, l’équipe de recherche dirigée par l’astrophysicien Pavel Kroupa de l’Université Charles de Prague va examiner encore plus d’amas d’étoiles avec Gaia pour déterminer s’ils écoutent tous la théorie controversée.

Si c’est le cas, la théorie de Newton peut aller à la ferraille, avec la matière noire et toute la cosmologie moderne.

Ou, comme l’a dit Pavel Kroupa dans une interview avec Nouveau scientifique lors de la publication des résultats de son équipe : « Si la théorie MOND est correcte, alors tous les calculs actuels sur les galaxies sont faux. Ensuite, nous revenons à la case départ et nous devons réinventer la cosmologie.