GRAVITATION ET ASTROPHYSIQUE

Si l'on excepte la théorie classique de l'électromagnétisme, introduite bien plus tard par James Clerk Maxwell (1865), aucune théorie physique d'expression aussi simple que la loi du carré inverse de la distance, de Newton (1687), n'a jamais été aussi féconde. Si on laisse de côté quelques phénomènes « exotiques » découverts depuis la fin des années soixante, presque tous les phénomènes astrophysiques connus peuvent être décrits correctement par la théorie newtonienne. Les théoriciens de la gravitation espèrent que les progrès des techniques d'observation et d'expérimentation à la fois astronomiques et terrestres modifieront cette situation (par exemple par l'observation de trous noirs ou la détection d'ondes gravitationnelles), mais, pour l'instant, il est toujours vrai que les quelques phénomènes observés avec certitude et dont l'explication exige l'utilisation d'une théorie plus sophistiquée, comme celle d'Einstein (cf. relativité), sont intrinsèquement d'importance mineure. En dehors de la première section d'introduction, le présent article se limitera donc aux phénomènes qui peuvent être décrits simplement en termes newtoniens.

1.  Généralités

Le terme « gravitation » est employé depuis l'époque de Newton pour désigner le mécanisme de l'attraction résiduelle mutuelle agissant à distance entre les objets, indépendamment de la nature spécifique de la matière dont ils sont constitués. Cette propriété – indépendance de la nature de la matière – fut établie par Galilée en 1638, avec la formulation de ce qui est maintenant connu sous le nom de principe d'équivalence. Celui-ci traduit le fait que, si les effets mettant en jeu la nature physico-chimique des corps (comme la résistance de l'air, les forces magnétiques...) sont éliminés, n'importe quel petit corps tombera vers la Terre avec la même accélération g⃗ (par rapport à un repère de référence lié à la Terre). Newton interpréta ce champ gravitationnel apparent g⃗ mesuré localement comme la somme d'une petite contributio […]