Les astrophysiciens observent l'espace-temps en traînant les étoiles

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Vue d'artiste du radiotélescope Parkes observant un binaire nain blanc pulsar.
Illustration: Mark Myers, Centre d'excellence ARC pour la découverte des ondes gravitationnelles

Les scientifiques ont observé une étoile filante entraînant avec elle l'espace-temps, selon un nouvel article.

Les physiciens consacrent aujourd'hui beaucoup de temps à essayer de réfuter les affirmations formulées dans la théorie de la relativité générale d'Albert Einstein, mais chaque nouvelle tentative a continué de prouver la validité de la théorie. Cette nouvelle découverte, preuve de la «traînée de trame», est encore une fois la preuve qu'Einstein avait raison.

Il y a plus de 20 ans, l'observatoire Parkes a découvert un système d'étoiles binaires extrêmes appelé PSR J1141-6545. Ce système se compose de deux objets brûlés, incroyablement denses et qui tournent rapidement: une naine blanche et un pulsar, qui est une sorte d'objet plus dense appelé étoile à neutrons qui projette un faisceau de particules comme un faisceau de phare. Les étoiles tournent en orbite toutes les cinq heures. Les chercheurs ont observé la paire depuis lors en utilisant le radiotélescope Parkes et les radiotélescopes UTMOST en Australie, mesurant l'heure d'arrivée du faisceau du pulsar afin de cartographier son orbite autour de la naine blanche.

L'équipe cherchait spécifiquement des preuves de traînée de trame dans ces objets extrêmes, où la rotation du nain blanc entraîne littéralement l'espace-temps avec elle, comme faire glisser de l'eau le long de votre corps lorsque vous tournez dans une piscine. La relativité générale prédit que cet effet se manifesterait par une précession supplémentaire, ou la rotation de l'axe de l'orbite – imaginez que les deux étoiles étaient sur les côtés d'une toupie, et que le sommet commençait à vaciller; c'est la précession.

Sur la base des observations de l'heure d'arrivée du signal pulsar, de l'orientation de l'orbite et de la variation de l'orbite, les chercheurs ont déterminé que la précession correspondait à ce qui serait attendu s'il y avait une contribution de la naine blanche entraînant l'espace-temps avec il. La naine blanche doit tourner très rapidement, une fois toutes les 200 secondes ou moins, selon le papier publié hier dans Science.

Les auteurs de l'article écrit dans un article pour The Conversation qu'un tel système aurait pu se former à partir d'une paire d'étoiles mortes. La première étoile plus massive serait devenue la naine blanche et aurait commencé à aspirer la masse de la deuxième étoile, créant un disque et éventuellement lui accordant un tour rapide. La deuxième étoile a finalement explosé en supernova, laissant derrière elle le pulsar utilisé par les chercheurs pour effectuer cette mesure.

Les tests de Einstein théorie de la relativité générale sont devenues l'un des principaux moyens utilisés par les physiciens pour sonder notre univers. De nombreuses questions énormes restent en suspens, telles que les véritables identités de la matière noire et de l'énergie noire. Des lacunes dans la théorie pourraient révéler une voie pour de nouvelles recherches pour répondre à ces questions. Alors que les scientifiques ont découvert preuve de ce cadre qui traînait auparavant dans des satellites en orbite autour de la Terre, ce système extrême a offert un test extrême de la théorie – et encore une fois, la relativité générale a refusé de bouger.

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