Arthur Eddington

Arthur Stanley Eddington (1882–1944) était un astrophysicien britannique et quaker pacifiste dont la carrière a remodelé à la fois la compréhension publique et les rouages internes de l'astronomie du XXe siècle. En tant que Chief Assistant à l'Observatoire royal pendant la Première Guerre mondiale, il fut l'un des rares scientifiques britanniques capables de lire la relativité générale d'Einstein dans sa forme mathématique originale. En 1919, il mena l'expédition d'éclipse vers Príncipe, une île volcanique au large de l'Afrique de l'Ouest, pour photographier des étoiles de l'amas des Hyades pendant la totalité. Une équipe parallèle se rendit à Sobral, au Brésil. En comparant les plaques avec des photographies nocturnes des mêmes étoiles, ils constatèrent que la lumière stellaire frôlant le Soleil s'était courbée d'environ 1,75 seconde d'arc — soit le double de ce que prédisait la physique newtonienne, et exactement ce que demandait la théorie d'Einstein. L'annonce en novembre 1919 fit d'Einstein une célébrité mondiale du jour au lendemain et établit la relativité générale comme physique empirique plutôt que comme spéculation. Eddington se tourna ensuite vers la structure stellaire. Avant ses travaux, l'intérieur d'une étoile était pure spéculation ; les spectres ne donnaient que la surface. Dans « La Constitution interne des étoiles » (1926), il montra qu'une étoile est une boule de gaz maintenue contre la gravité par une combinaison de pression gazeuse et de pression de radiation, et il en déduisit la relation masse-luminosité encore enseignée aujourd'hui — une étoile de 10 masses solaires rayonne environ 10 000 fois la luminosité du Soleil, et non dix. Du même cadre théorique émergea la limite d'Eddington : la luminosité maximale qu'un objet stable d'une masse donnée peut soutenir avant que sa propre pression de radiation ne souffle les couches externes. Cette limite définit l'enveloppe supérieure des étoiles massives (les variables bleues lumineuses y vivent) et fixe le taux maximal d'accrétion des trous noirs. La luminosité des quasars est encore aujourd'hui citée en fraction de leur taux d'Eddington. Eddington argua également, bien avant que le mécanisme ne soit compris, que les étoiles devaient être alimentées par des processus subatomiques — quatre hydrogènes fusionnant en un hélium libéreraient l'énergie manquante. Lorsque les critiques objectaient que le Soleil n'était pas assez chaud, il répliqua, resté fameux : « Nous ne discutons pas avec le critique qui prétend que les étoiles ne sont pas assez chaudes pour ce processus ; nous lui disons d'aller trouver un endroit plus chaud. » Hans Bethe élabora les détails de la fusion en 1938. Son moment le moins flatteur vint en 1935, lorsqu'il ridiculisa publiquement la démonstration correcte du jeune Subrahmanyan Chandrasekhar, âgé de dix-neuf ans, d'une masse maximale pour les naines blanches, retardant d'une génération l'acceptation des trous noirs. Chandrasekhar reçut le prix Nobel pour ce travail en 1983. Eddington fut aussi l'auteur de vulgarisation scientifique le plus réussi de son époque. « Étoiles et atomes », « La Nature du monde physique » et « L'Univers en expansion » se vendirent à plus d'un million d'exemplaires entre les deux guerres. Il forgea l'expression « flèche du temps ». Interrogé pour savoir si seules trois personnes au monde comprenaient la relativité générale, il répondit : « J'essaie de penser qui peut bien être la troisième. »

Confirmation de la relativité générale par l'expédition de l'éclipse solaire de 1919 à Príncipe, mesurant une déviation de la lumière stellaire de 1,75 seconde d'arc près du Soleil — la première preuve empirique de la théorie d'Einstein ; Première théorie quantitative des intérieurs stellaires et dérivation de la relation masse-luminosité ; La limite d'Eddington, qui fixe la luminosité stable maximale des étoiles et des disques d'accrétion ; Hypothèse précoce (1920) selon laquelle les étoiles sont alimentées par la fusion hydrogène-hélium, anticipant de près de deux décennies le cycle CNO de Bethe de 1938 ; Création de l'expression « flèche du temps » pour discuter l'irréversibilité thermodynamique (1927) ; Auteur d'ouvrages de vulgarisation scientifique marquants (Étoiles et atomes, La Nature du monde physique, L'Univers en expansion) qui ont façonné la compréhension publique de la physique moderne entre les deux guerres