Plus d'infos sur l'astrophysique relativiste!
Si vous voulez savoir plus sur l'astrophysique relativiste!, n’hésitez pas de contacter les membres de notre équipe impliqués dans cette domaine de recherche: Bertrand CHAUVINEAU
La Relativité Générale (RG) est une théorie dynamique de l'espace-temps, dont la courbure est liée à la présence de matière (au sens large, c'est-à-dire incluant le champ électromagnétique, les champs scalaires, etc). L'équation d'Einstein décrit la façon dont la matière est couplée au tenseur métrique, ce dernier définissant les propriétés geométriques de l'espace-temps (la métrique définissant les propriétés métriques proprement dites, mais aussi la notion de parallélisme local). Dans le cadre de cette théorie, les orbites dans un champ gravitationnel sont les mouvements inertiels associés à ce tenseur métrique.
Cette théorie s'est révélée apte à décrire les mouvements des corps avec une très grande précision, qu'ils soient massifs ou non (cas des photons, en accord avec la théorie électromagnétique usuelle). La RG est donc, actuellement, le cadre naturel pour l'étude des problèmes de mécanique céleste et d'astrométrie de haute précision. La RG est aussi remarquablement adaptée à l'étude des objets compacts en astrophysique (des étoiles condensées jusqu'aux trous noirs), de la dynamique de l'Univers (dans son ensemble, mais aussi de ses sous-structures) et à l'étude du lentillage gravitationnel. Un autre succès spectaculaire est lié à la récente détection des ondes gravitationnelles : les signaux observés sont en très bon accord avec les phases finales d'évolution des paires de trous noirs, jusqu'à la phase de plongement, telles qu'elles sont prédites par la RG.
Cependant, le domaine de validité de cette théorie reste à définir. Du point de vue observationnel, l'accélération de l'expansion de l'Univers suggère fortement que cette théorie doit être modifiée, a minima par l'introduction d'une constante cosmologique dans l'équation d'Einstein, mais peut-être de façon plus profonde. Du point de vue théorique, si on considère le cadre conceptuel de la théorie, la situation est encore plus critique. En tant que source de gravitation, la matière entre dans l'équation d'Einstein à travers une description purement classique, son comportement quantique étant simplement ignoré. La prise en compte du comportement quantique de la matière au sein d'une théorie de la gravitation couplant matière et geométrie de l'espace-temps requiert de décrire l'espace-temps lui-même en termes quantiques. L'élaboration d'une théorie quantique de la gravitation est un des défis majeurs de la physique théorique moderne.
Dans un tel contexte, il est pertinent d'étudier des voies alternatives pour décrire la gravitation. Une attention toute particulière est portée aux théories dites tenseur-scalaires, cousines de la RG dans lesquelles un champ scalaire remplace la constante de gravitation de Newton. Il y a au moins deux raisons à cela. La première vient du fait que de nombreuses propositions pour quantifier la gravitation, que ce soit dans un schéma unificateur (avec les autres forces de la nature) ou pas, font apparaitre, dans l'approximation classique, un secteur gravitationnel de type TS. La deuxième raison tient au fait que les solutions RG peuvent être interprétées comme étant également des solutions TS, dans des circonstances particulières. Les théories TS sont donc, en ce sens, en mesure d'intégrer tous les succès expérimentaux de la RG. D'un point de vue phénoménologique, le champ scalaire des théories TS détermine la valeur locale de la constante de Newton, sa valeur dépendant donc de la date et du lieu de l'expérience. Les relations entre théories TS et RG, loin d'être évidentes, constituent un secteur de recherche actif de notre équipe.
