Quel phénomène astronomique a été observé pour la première fois en 1919 et a confirmé la théorie de la relativité générale d'Einstein ?

Le 29 mai 1919, une éclipse solaire totale fournit aux astronomes une occasion rare de mettre à l’épreuve la théorie de la relativité générale publiée par Albert Einstein quelques années plus tôt. Pendant les brèves minutes où la Lune masquait le disque solaire, les chercheurs purent photographier des étoiles normalement invisibles à proximité apparente du Soleil. Leur position semblait légèrement déplacée : c’était l’effet attendu de la déviation de la lumière par la gravité solaire.

Une prédiction de la relativité générale

Selon la physique newtonienne, la lumière pouvait être influencée par la gravité, mais la relativité générale proposait une explication plus profonde : la masse du Soleil courbe l’espace-temps qui l’entoure, et les rayons lumineux suivent cette géométrie courbée. Einstein avait calculé que la lumière d’une étoile passant près du bord du Soleil devait subir une déviation d’environ 1,75 seconde d’arc. Cette variation était trop faible pour être mesurée facilement en temps normal. L’obscurité d’une éclipse totale rendait toutefois possible la comparaison entre la position apparente des étoiles proches du Soleil et des photographies de référence prises lorsque le Soleil se trouvait ailleurs dans le ciel.

Les expéditions de 1919

Deux équipes britanniques furent envoyées dans des régions où l’éclipse serait visible. Arthur Eddington se rendit sur l’île de Príncipe, au large de l’Afrique occidentale. Une autre équipe, associée aux astronomes Andrew Crommelin et Charles Davidson, travailla à Sobral, au Brésil, dans le cadre de l’organisation scientifique supervisée notamment par Frank Watson Dyson, l’Astronome royal. Les conditions d’observation furent difficiles. À Príncipe, les nuages gênèrent les prises de vue, tandis qu’à Sobral certains instruments produisirent des images moins nettes que prévu. Malgré ces obstacles, les astronomes obtinrent des plaques photographiques permettant d’étudier plusieurs étoiles proches du Soleil.

Une confirmation devenue célèbre

L’analyse des clichés indiqua un déplacement globalement compatible avec la valeur prévue par la relativité générale, et supérieur à celui qu’aurait donné le calcul newtonien classique, environ deux fois plus faible. Les résultats furent présentés à Londres le 6 novembre 1919 lors d’une réunion conjointe de la Royal Society et de la Royal Astronomical Society. Ils furent alors considérés comme une confirmation spectaculaire de la théorie d’Einstein et largement relayés par la presse. Les observations comportaient des incertitudes et certaines mesures furent discutées par la suite, mais l’éclipse de 1919 n’en constitua pas moins un événement majeur dans l’histoire de la physique et de l’astronomie.

La fin d’une théorie ?

L’expérience de 1919 n’a pas rendu la mécanique newtonienne fausse dans tous les domaines : celle-ci reste une excellente approximation pour de nombreuses situations ordinaires. Elle a toutefois montré que la description newtonienne de la gravité ne suffisait pas à rendre compte de certains phénomènes précis. Depuis, la relativité générale a été confrontée à de nombreux tests indépendants, notamment l’étude de la déviation de la lumière par les galaxies et les amas, l’observation des pulsars binaires et la détection des ondes gravitationnelles. Ses effets doivent également être pris en compte dans le fonctionnement précis des systèmes de géolocalisation. L’éclipse solaire de 1919 demeure ainsi le premier grand test astronomique ayant rendu visible la courbure de la lumière prédite par Einstein.