Nous poursuivons notre série sur la mission Planck avec le chapitre: La relativité générale.
L'espace-temps courbé par la présence d'une masse telle que la Terre.
Illustration: NASA
Le début du XXème siècle a vu la résolution du résultat négatif de l'expérience de Michelson-Morley, visant à mettre en évidence le mouvement de la Terre par rapport à l'éther. La solution de ce problème implique de revisiter des notions pourtant intuitives de l'espace et du temps, les fondant en une seule entité: l'espace-temps de Minkowski. Non content d'avoir bousculé nos concepts, Albert Einstein a montré que la théorie tricentenaire de la gravitation de Newton ne respectait pas les principes de sa nouvelle théorie. C'est pourquoi après 10 ans de travail exténuant, Einstein arrive à formuler une nouvelle théorie de la gravitation compatible avec les principes de la relativité restreinte.
En 1915, Einstein publie la théorie de la relativité générale, et l'applique au mouvement de Mercure autour du soleil. Il trouve alors une trajectoire presque elliptique, dont le grand axe tourne de 43 secondes d'arc par siècle, exactement la quantité mesurée (en prenant en compte les autres planètes du Système Solaire). Parti de ce succès, il entreprend de calculer un phénomène nouveau: la déviation des rayons lumineux par un corps massif. L'expédition d'Eddington profitant d'une éclipse totale de soleil en 1919 lui donne raison et Einstein devient alors connu du jour au lendemain du grand public.
La plus grande bêtise de sa vie
Einstein applique également sa nouvelle théorie à l'Univers entier, en le supposant homogène, et isotrope à partir d'une certaine échelle, hypothèses plutôt raisonnables selon lui. Einstein pensait à l'uniformité de la distribution des étoiles, c'était à son époque une hypothèse correcte, cependant, avec la découverte des galaxies, l'uniformité de l'Univers est bien vérifiée à plus grande échelle. Cela ne change pas la validité de la conclusion. Il arrive alors à la prédiction que l'Univers n'est pas statique, mais nécessairement dynamique. En effet, selon ses équations, l'Univers est forcément en expansion ou en contraction, mais nullement statique, tout comme une balle que l'on lance en l'air, la balle soumise à la gravité va ou bien s'élever dans les airs, ou bien tomber vers le sol. Ce résultat est bien trop révolutionnaire, même pour l'homme qui a révolutionné nos concepts d'espace et de temps, Einstein se voit obligé de modifier ses équations afin d'empêcher l'Univers d'évoluer, c'est la naissance de la constante cosmologique. Cependant la solution est instable, la moindre perturbation provoquerait une expansion ou une contraction.
La prédiction de l'expansion de l'Univers
Alexandre Friedmann
Illustration: Wikimedia Commons
Cependant, un physicien russe franchira le pas en 1922. En effet, Alexander Aleksandrovitch Friedmann exploita les équations de la relativité sans constante cosmologique et arriva naturellement à la prédiction d'un Univers en expansion. Ce résultat contredisait les conclusions d'Einstein 5 ans auparavant. Celui-ci publia un article réfutant les travaux de Friedmann, cependant après des échanges de lettres, Einstein reconnut qu'il avait fait une erreur, et admit la plausibilité des travaux de Friedmann. Cependant ses travaux n'ont eu aucun écho en occident, et l'astronome belge Georges Lemaître redécouvrit indépendamment l'expansion de l'Univers en 1927.
Prochain article à venir sur notre série Planck: Le décalage vers le rouge ou redshift.
Voir notre précédent article: Du Big Bang à la mission Planck de l'Agence Spatiale Européenne
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