Les nouveaux laboratoires des physiciens se trouvent… dans les étoiles. C'est la conclusion étonnante d'une équipe de chercheurs du Laboratoire « Collisions, agrégats, réactivité » (LCAR) de Toulouse, en collaboration avec le Centre d'étude spatiale des rayonnements (CESR). Ils viennent en effet de montrer que le meilleur moyen de prouver l'existence de l'énergie du vide était l'observation d'un pulsar double situé à 1 600 années-lumière de la Terre et baptisé J0737-3039.
Ce système de deux pulsars (vue d'artiste) pourrait
permettre de lever le mystère du vide quantique
Prédite dans les années trente par Dirac, Heisenberg et Euler, l'énergie du vide serait une manifestation à l'échelle atomique de l'annihilation constante entre la matière et l'antimatière. Depuis trente ans, les physiciens tentent de la mettre en évidence, mais aucun n'y est encore parvenu. C'est qu'une telle énergie ne peut s'observer, en théorie, qu'en présence d'un fort champ magnétique. Et elle se manifesterait alors en déviant comme une loupe la lumière, mais en quantité infime. Malheureusement, dans les laboratoires, on parvient à créer des champs magnétiques de quelques dizaines de teslas au maximum.
D'où l'idée des chercheurs toulousains : étudier un type d'objet astronomique capable de générer un champ magnétique gigantesque. Seule solution : les étoiles à neutrons qui sont le reste du cœur d'une étoile massive arrivée en fin de vie. Le champ magnétique à leur surface est prodigieux, il est de 10^8 teslas. Mais ce n'est pas tout : « Il fallait aussi qu'au voisinage de l'astre passe suffisamment de lumière pour qu'on puisse enregistrer sa déviation », explique Arnaud Dupays, membre de l'équipe du LCAR. Le candidat idéal a vite été désigné : J0737-3039. Il s'agit d'un système constitué de deux pulsars, qui tournent l'un autour de l'autre. Un pulsar est une étoile à neutrons qui émet à intervalle régulier – d'où son nom – un rayonnement sous forme de jet.
Dans notre galaxie, seuls quatre autres pulsars doubles sont recensés. J0737-3039 est le seul à correspondre à l'attente des physiciens : lorsqu'un des deux pulsars passe derrière l'autre, les deux astres sont pratiquement alignés avec la Terre. Résultat : la lumière émise par le premier pulsar passe sur les bords du second, et les scientifiques peuvent alors tenter d'y détecter dans la gamme des rayons X la trace de l'énergie du vide. Malheureusement, un tel signal n'a pas encore été détecté, les instruments embarqués sur les satellites d'observation n'étant pas assez sensibles. Mais les chercheurs ne s'avouent pas vaincus, bien au contraire. D'ici à dix ans, le satellite Xeus de l'ESA, qui observera le ciel en rayons X, devrait confirmer la prédiction. Un peu de patience, donc.
