Après un siècle, alors qu’Albert Einstein a introduit la théorie générale de la relativité, les astronomes disposent toujours d’un terrain fertile pour les observations et les expériences scientifiques.
L'idée révolutionnaire d'Einstein découle de sa théorie spéciale de la relativité, publiée dix ans auparavant, en combinant l'espace et le temps en un seul continuum espace-temps.
La théorie spéciale de la relativité ne tenait pas compte des effets de la gravitation. Einstein travailla encore 10 ans à la compréhension de la physique avant que sa découverte ne débouche sur quatre parties d'une conférence à l'Académie des sciences de Prusse, qui se termina le 25 novembre 1915.
«Avant qu'Albert Einstein ne publie sa théorie de la relativité générale, nous pensions que la gravité était une sorte de pouvoir magique», a déclaré l'astrophysicien de la NASA Ira Thorpe du Centre de vol spatial Goddard de Greenbelt, dans le Maryland.
Selon la théorie d'Isaac Newton, qui a dominé la physique pendant 200 ans, si la masse se déplace dans une partie de l'univers, toutes les autres masses du reste de l'univers devraient immédiatement se déplacer.
Ce concept contredit toutefois l’implication de la théorie de la relativité restreinte d’Einstein, qui établit une limite de vitesse universelle, selon laquelle rien ne peut aller plus vite que la vitesse de la lumière.
Exemple: tout à coup le soleil disparaît en un jour. Selon la physique newtonienne, l’effet sera immédiatement ressenti sur Terre. Selon la théorie d’Einstein, il faudra environ huit minutes pour parcourir une distance de 93 millions de kilomètres entre la Terre et le Soleil avant que nous ne le remarquions. Einstein comprit également que la masse pouvait plier les ondes gravitationnelles, comme si une boule de bowling roulait sur un trampoline.
Une des facettes les plus récentes de la théorie de la relativité générale est la recherche des ondes gravitationnelles, qui sont causées par les ondulations de l’espace-temps causées par des objets massifs.
Outre qu'une balle de bowling tombe plus d'un trampoline qu'une balle de baseball, des objets tels que les trous noirs déforment l'espace-temps plus que des objets relativement insignifiants, tels que le soleil.
"Il existe tout un spectre d'ondes gravitationnelles, de même que tout un spectre d'ondes électromagnétiques. Nous avons les mêmes types de rayonnement radio, infrarouge, ultraviolet, visible, rayons X. Les ondes gravitationnelles ont les mêmes types", a déclaré Thorpe.
Bien que les astronomes n'aient encore trouvé aucun signe d'ondes gravitationnelles, ils savent qu'ils existent grâce aux simulations sur ordinateur.
Les plus longues ondes gravitationnelles ont été produites à la suite du Big Bang il y a 13 ou 8 milliards d'années. "Ils s'étendent sur tout l'univers, alors qu'il se développe. Ils se développent avec l'univers", a déclaré Thorpe.
Certains scientifiques étudient les restes du rayonnement de fond cosmique à micro-ondes, qui sont des empreintes particulières d'ondes gravitationnelles. D'autres s'attaquent aux ondes gravitationnelles d'objets massifs à mouvement rapide, tels que les doubles trous noirs. Contrairement à la plupart des télescopes, les télescopes électromagnétiques, utilisés pour détecter les ondes gravitationnelles, ressemblent davantage à des microphones.
«Vous obtenez beaucoup de données de tous les côtés, puis vous les analysez», a-t-elle déclaré.
La théorie générale de la relativité a dominé pendant 100 ans, mais elle pourrait bientôt faire face à la plus difficile des épreuves. Un réseau mondial de radiotélescopes, reliés entre eux pour former un télescope commun, recherchera un trou noir supermassif situé au centre de la galaxie de la Voie lactée.
Trous noirs - les objets sont si denses que même les photons de lumière ne peuvent éviter la courbure de l'espace-temps. Ces monstres seront utilisés pour tester la théorie de la relativité générale.
Bien que le trou noir lui-même ne puisse pas être observé par définition, les scientifiques espèrent en retracer l'impact pour voir comment fonctionne la théorie d'Einstein. Les résultats aideront à déterminer si la théorie de la relativité générale durera pendant les 100 prochaines années.
