L'une des conséquences des théories de la relativité d'Einsteins est que tout sera affecté par les potentiels gravitationnels, quelle que soit leur masse. Mais une réalisation plus subtile est que la lumière s'échappant d'un tel puits gravitationnel doit perdre de l'énergie, et puisque l'énergie pour la lumière est liée à la longueur d'onde, cela entraînera une augmentation de la longueur d'onde de la lumière grâce à un processus connu sous le nom de redshifting gravitationnel.
Étant donné que la quantité de décalage vers le rouge dépend de la profondeur à l'intérieur d'un puits gravitationnel un photon lorsqu'il commence son voyage, les prédictions ont montré que les photons émis par la photosphère d'une étoile de la séquence principale devraient être plus décalés vers le rouge que ceux provenant de géants gonflés . La résolution ayant atteint le seuil de détection de cette différence, un nouveau document a tenté de détecter par observation cette différence entre les deux.
Historiquement, des décalages vers le rouge gravitationnels ont été détectés sur des objets encore plus denses tels que les naines blanches. En examinant la quantité moyenne de décalages vers le rouge pour les naines blanches par rapport aux étoiles de la séquence principale dans des grappes telles que les Hyades et les Pléiades, les équipes ont signalé avoir trouvé des décalages vers le rouge gravitationnels de l'ordre de 30 à 40 km / s (REMARQUE: le décalage vers le rouge est exprimé en unités comme si c'était une vitesse Doppler récessive, bien que ce ne soit pas le cas. Elle est simplement exprimée de cette façon pour plus de commodité). Des observations encore plus importantes ont été faites pour les étoiles à neutrons.
Pour des étoiles comme le Soleil, la quantité attendue de décalage vers le rouge (si le photon devait s'échapper à l'infini) est petite, à peine 0,636 km / s. Mais parce que la Terre se trouve également dans le puits gravitationnel du Soleil, la quantité de décalage vers le rouge si le photon devait s'échapper de la distance de notre orbite ne serait que de 0,633 km / s, laissant une distance de seulement ~ 0,003 km / s, un changement submergé par d'autres sources .
Ainsi, si les astronomes souhaitent étudier les effets du décalage gravitationnel vers le rouge sur des étoiles de densité plus normale, d'autres sources seront nécessaires. Ainsi, l'équipe derrière le nouveau document, dirigée par Luca Pasquini de l'Observatoire européen austral, a comparé le décalage entre les étoiles de la densité moyenne des étoiles de la séquence principale et celle des géants. Pour éliminer les effets des variations de vitesses Doppler, l'équipe a choisi d'étudier les grappes, qui ont des vitesses cohérentes dans leur ensemble, mais des vitesses internes aléatoires d'étoiles individuelles. Pour annuler ces derniers, ils ont fait la moyenne des résultats de nombreuses étoiles de chaque type.
L'équipe s'attendait à trouver un écart de ~ 0,6 km / s, mais lorsque leurs résultats ont été traités, aucune différence de ce type n'a été détectée. Les deux populations ont toutes deux montré la vitesse de récession de l'amas, centrée sur 33,75 km / s. Alors, où était le changement prévu?
Pour expliquer cela, l'équipe s'est tournée vers des modèles d'étoiles et a déterminé que les étoiles de la séquence principale avaient un mécanisme qui pourrait potentiellement compenser le décalage vers le rouge avec un décalage vers le bleu. À savoir, la convection dans l'atmosphère des étoiles pourrait déformer le matériau. L'équipe déclare que les étoiles de faible masse constituaient la majeure partie de l'enquête en raison de leur nombre et que ces étoiles subiraient de plus grandes quantités de convection que la plupart des autres types d'étoiles. Pourtant, il est encore quelque peu suspect que cette compensation puisse si précisément contrer le décalage vers le rouge gravitationnel.
Finalement, l'équipe conclut que, quel que soit l'effet, les bizarreries observées ici indiquent une limitation de la méthodologie. Essayer de démêler de si petits effets avec une population d'étoiles aussi diversifiée peut tout simplement ne pas fonctionner. À ce titre, ils recommandent que les futures enquêtes ne ciblent que des sous-classes spécifiques à des fins de comparaison afin de limiter ces effets.
