Alors que le télescope spatial Fermi a cartographié le ciel des rayons gamma avec une résolution et une sensibilité sans précédent, il a maintenant été en mesure de prendre une mesure qui a fourni de rares preuves expérimentales sur la structure même de l'espace et du temps, unifiée comme espace-temps. La théorie de la relativité d'Einstein affirme que tout rayonnement électromagnétique traverse un vide à la même vitesse. Fermi a détecté deux photons gamma dont l'énergie variait considérablement; pourtant, même après avoir voyagé pendant 7 milliards d'années, les deux photons différents sont arrivés presque simultanément.
Le 10 mai 2009, Fermi et d'autres satellites ont détecté une soi-disant courte rafale de rayons gamma, appelée GRB 090510. Les astronomes pensent que ce type d'explosion se produit lorsque des étoiles à neutrons entrent en collision. Des études au sol montrent que l'événement s'est déroulé dans une galaxie à 7,3 milliards d'années-lumière. Parmi les nombreux photons gamma LAT de Fermi détectés à partir de la salve de 2,1 secondes, deux énergies possédées diffèrent par un million de fois. Pourtant, après avoir voyagé environ sept milliards d'années, la paire est arrivée à seulement neuf dixièmes de seconde.
"Cette mesure élimine toute approche d'une nouvelle théorie de la gravité qui prédit un fort changement dépendant de l'énergie de la vitesse de la lumière", a déclaré Michelson. «Pour une part sur 100 millions de milliards, ces deux photons ont voyagé à la même vitesse. Einstein règne toujours. "
«Les physiciens aimeraient remplacer la vision d'Einstein de la gravité - telle qu'exprimée dans ses théories de la relativité - par quelque chose qui gère toutes les forces fondamentales», a déclaré Peter Michelson, chercheur principal du Large Area Telescope, ou LAT, de l'Université de Stanford à Palo Alto, en Californie. «Il existe de nombreuses idées, mais peu de façons de les tester.»
De nombreuses approches des nouvelles théories de la gravité décrivent l'espace-temps comme ayant une structure changeante et mousseuse à des échelles physiques des milliards de fois plus petites qu'un électron. Certains modèles prédisent que l'aspect mousseux de l'espace-temps fera que les rayons gamma de plus haute énergie se déplaceront un peu plus lentement que les photons à plus basse énergie.
Le GRB 090510 a affiché les mouvements les plus rapides observés, la matière éjectée se déplaçant à 99,99995 pour cent de la vitesse de la lumière. Le rayon gamma d'énergie le plus élevé jamais vu à partir d'une salve - 33,4 milliards d'électrons volts ou environ 13 milliards de fois l'énergie de la lumière visible - provenait du GRB 090902B de septembre. L'an dernier, le GRB 080916C a produit la plus grande énergie totale, équivalant à 9 000 supernovae typiques.
Légende de l'image principale: Dans cette illustration, un photon (violet) transporte un million de fois l'énergie d'un autre (jaune). Certains théoriciens prédisent des retards de voyage pour les photons de plus haute énergie, qui interagissent plus fortement avec la nature mousseuse proposée de l'espace-temps. Pourtant, les données de Fermi sur deux photons d'une rafale de rayons gamma ne montrent pas cet effet. L'animation ci-dessous montre le retard que les scientifiques s'attendaient à observer. Crédit: NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet
Source: NASA
