La fin des étoiles en astronomie : Relativité générale



En développant ces idées, Einstein aboutit à une nouvelle vision de la gravitation qui devait remplacer celle d'Isaac Newton : la relativité générale. L'aspect le plus important de cette théorie est la disparition du concept de force de gravitation. Pour Einstein, le mouvement d'un corps n'est pas déterminé par des forces, mais par la configuration de l'espace-temps. Par exemple, d'après Newton, la Terre tourne autour du Soleil car celui-ci exerce une force gravitationnelle sur notre planète, alors que pour Einstein, c'est une perturbation de l'espace-temps introduite par la masse du Soleil qui est à l'origine du mouvement de la Terre.

Pour mieux comprendre cette idée, faisons appel à une analogie à deux dimensions. L'espace, en relativité générale, peut être comparé à une sorte de tissu élastique. La présence d'une étoile peut être simulée en y posant une bille. Celle-ci s'enfonce dans le tissu, le déforme et y crée une dépression. Que se passe-t-il lorsqu'un petit corps passe à proximité de l'étoile ? Pour répondre à cette question, faisons rouler une bille plus petite sur le tissu. La trajectoire est d'abord une simple ligne droite, mais, lorsque la deuxième bille passe à proximité de la première, elle pénètre légèrement dans la dépression. Elle est alors déviée de la ligne droite initiale et sa trajectoire se courbe. Le point important est que sur ce tissu élastique, le mouvement des billes n'est pas dicté par des forces, mais simplement par la forme de l'espace ou, plus précisément, par la courbure de celui-ci.

L'espace comme tissu élastique
L'espace comme tissu élastique. La première bille crée une dépression dans le tissu. La deuxième bille pénètre légèrement dans la dépression et sa trajectoire se courbe. Crédit : O. Esslinger

De même, la relativité générale abandonne la notion de force et la remplace par le concept de courbure de l'espace-temps. Les corps célestes essayent d'adopter des trajectoires aussi droites que possibles, mais ils doivent se soumettre à la configuration de l'espace-temps. Loin de toute distribution de matière, la courbure de ce dernier est nulle et toutes les trajectoires sont des lignes droites. Par contre, près d'un corps massif, l'espace-temps est déformé et les corps se déplacent sur des lignes courbes, par exemple des paraboles ou des ellipses.

Pour être complète, la théorie de la relativité générale doit également donner un moyen de calculer la courbure de l'espace-temps créée par une distribution de masse. Elle le fait par l'intermédiaire d'un système très complexe de formules mathématiques, les équations d'Einstein, qui relient courbure de l'espace-temps et distribution de masse. Ce système est si complexe qu'il n'a été résolu que dans quelques cas de figure très simples, par exemple autour d'une étoile isolée.

Nous le constatons, la vision du monde d'Albert Einstein est très différente de celle proposée par Isaac Newton. Néanmoins, la plupart du temps, les deux théories donnent des résultats pratiquement identiques. Les divergences n'apparaissent que dans des conditions extrêmes, soit pour des objets se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière, soit pour des corps qui engendrent de très puissants champs de gravité. Ce qui n'est pas le cas sur Terre, dans la vie de tous les jours. C'est pourquoi les automobilistes et les piétons vieillissent au même rythme, ainsi que les habitants du rez-de-chaussée et du dernier étage d'un immeuble.



Auteur : Olivier Esslinger

Source : www.astronomes.com/index.html