Une étude, dont les résultats intitulés «Constraining the Mass of the Graviton with the Planetary Ephemeris INPOP» sont publiés dans la revue Physical Review Letters, a permis de poser une nouvelle contrainte sur la masse du graviton en utilisant un modèle très précis des orbites des planètes du Système solaire.

Remarquons tout d'abord que si, «contrairement aux cas des gravitations de Newton et d’Einstein», le champ de gravitation était massif, «il ne posséderait pas une portée infinie, mais serait au contraire dépeint par une portée caractéristique appelée longueur de Compton» (*). Cette valeur caractéristique «peut, par exemple, conduire à une modification de la vitesse de propagation des ondes gravitationnelles en fonction de leurs fréquences».

De ce fait, «en étudiant le spectre des ondes gravitationnelles provenant de la coalescence de binaire de trous noirs, la collaboration LIGO-Virgo avait déjà pu contraindre la masse du champ gravitationnel à une valeur inférieure à 5.0× 10^-23 eV⁄c² , correspondant à une longueur de Compton supérieure à 2.6× 10¹³mètres».

Pour sa part, l'étude ici présentée s'est focalisée «sur une autre manifestation possible de la masse du champ de gravitation» en analysant tout particulièrement «les modifications au niveau des mouvements orbitaux des planètes du système solaire, qui seraient impactés par la portée finie du champ dans le cadre d’une théorie de gravitation massive».

Concrètement, «l'éphéméride planétaire INPOP (Intégrateur Numérique Planétaire de l’Observatoire de Paris), développée aux observatoires de Paris et de la Côte d’Azur, pour ajuster le modèle planétaire du système solaire aux observations les plus précises actuellement disponibles, en prenant en compte l’éventualité d’une portée finie de la gravitation» a été utilisé.

De la sorte, la longueur de Compton associée à la gravitation a été contrainte «à être supérieure à 1.83× 10¹³ km (soit près de 87 fois la distance Terre-Soleil)» ce qui correspondrait pour le graviton «à une masse inférieur à 6.76× 10^-23 eV⁄c² (c’est-à-dire inférieur à environ 10 ^-55 grammes».

Remarquons cependant que «l'apparente similitude entre les résultats de cette nouvelle étude et celle menée par la collaboration LIGO-Virgo est purement fortuite», car «non-seulement les deux études se penchent sur différents aspects de la phénoménologie gravitationnelle (radiative versus orbitale)», mais elles «utilisent aussi des données de natures entièrement différentes (ondes gravitationnelles versus astrométrie planétaire radio et optique dans le système solaire)». En fait, ces deux types d’étude sont absolument complémentaires pour «éprouver l’existence potentielle d’une masse associée au champ de gravitation».

Lien externe complémentaire (source Wikipedia)

(*) Longueur d'onde de Compton