Une expérience cosmique à grande échelle démontre que les théories de Newton et d’Einstein expliquent toujours la gravité avec précision
Des chercheurs dirigés par l’Université de Pennsylvanie ont utilisé les données du télescope cosmologique d’Atacama pour étudier la façon dont les amas galactiques se déplacent sur de vastes distances cosmiques.
Leurs résultats montrent que la gravité s’affaiblit avec la distance, conformément à la loi de l’inverse des carrés, décrite pour la première fois par Isaac Newton et intégrée par la suite dans la théorie de la relativité générale d’Albert Einstein.
Ces découvertes remettent en cause les théories alternatives suggérant que la gravité change à grande échelle et renforcent au contraire l’idée qu’une composante invisible, la matière noire, façonne le mouvement cosmique.
La gravité reste constante à grande échelle
« L’astrophysique est confrontée à une énorme incohérence dans le registre cosmique », a déclaré Patricio A. Gallardo.
« Lorsque nous observons la façon dont les étoiles orbitent au sein des galaxies ou dont les galaxies se déplacent au sein des amas galactiques, certaines semblent se déplacer beaucoup trop vite par rapport à la quantité de matière visible qu’elles contiennent. »
Pour vérifier si la gravité elle-même pouvait en être responsable, les chercheurs ont analysé de subtiles distorsions du fond cosmologique micro-ondes lorsqu’il traverse d’énormes amas de galaxies.
Ces distorsions, causées par le mouvement du gaz chaud autour des amas, ont permis à l’équipe de mesurer la vitesse à laquelle les amas se rapprochent les uns des autres sur des distances de plusieurs centaines de millions d’années-lumière.
Les résultats correspondaient étroitement aux prédictions de la physique classique et relativiste, ne montrant aucune preuve que la gravité s’affaiblisse différemment de ce qui est attendu à ces échelles.
« Il est remarquable que la loi de l’inverse des carrés – proposée par Newton au XVIIe siècle puis intégrée à la théorie de la relativité générale d’Einstein – tienne toujours la route au XXIe siècle », a déclaré Gallardo.
L’hypothèse de la matière noire se renforce
Cette étude aborde une énigme de longue date en cosmologie. Les observations ont systématiquement montré que les étoiles situées aux confins des galaxies et les galaxies au sein des amas se déplacent plus rapidement que ne le permet d’expliquer la seule matière visible.
« C’est là le mystère central », a expliqué Gallardo.
« Soit la gravité se comporte différemment à très grande échelle, soit l’univers contient de la matière supplémentaire que nous ne pouvons pas voir directement. »
Comme les nouvelles mesures confirment que la gravité se comporte comme prévu, les résultats renforcent l’hypothèse selon laquelle la matière noire serait le composant manquant.
« Cette étude renforce les preuves selon lesquelles l’univers contient une composante de matière noire », a déclaré Gallardo. « Mais nous ne savons toujours pas de quoi est composée cette composante. »
Ces travaux imposent également des contraintes à des théories telles que la dynamique newtonienne modifiée, qui tentent d’expliquer le mouvement cosmique en modifiant les lois de la gravité.
En étendant les tests de gravité à des distances bien au-delà de l’échelle des galaxies individuelles, cette recherche fournit l’une des validations les plus complètes des modèles cosmologiques standard à ce jour.
De futures observations utilisant des cartes plus détaillées du fond cosmologique micro-ondes et des relevés de galaxies à plus grande échelle pourraient affiner davantage ces mesures et tester la gravité avec encore plus de précision.
« Avec tant de questions sans réponse, la gravité reste l’un des domaines de recherche les plus fascinants. C’est un domaine naturellement attrayant », a déclaré Gallardo.
L’étude a été publiée dans Physical Review Letters.
yogaesoteric
21 avril 2026