La teoria della relatività generale tiene alla verifica del buco nero

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Sono passati appena due mesi da quando demmo notizia dell’osservazione di onde gravitazionali in accordo con la teoria della relatività di Einstein, ora è stato pubblicato su The Astrophysical Journal uno studio che mostra delle osservazioni preliminari che sembrano indicare che la teoria della relatività generale tenga anche alla prova che mancava, cioè nelle vicinanze di un buco nero supermassivo come quello al centro della nostra galassia.
La teoria della relatività generale è la teoria della gravitazione attualmente accettata nel mondo scientifico, Einstein la sviluppò successivamente alla Teoria della relatività ristretta (o speciale) perché la gravità della teoria newtoniana non si accordava con la sua nuova teoria.




Varie sono già state le osservazioni per confutare la teoria e ne è sempre uscita vittoriosa, cioè le osservazioni sono in accordo con le previsioni della teoria, ma le osservazioni effettuate hanno sempre riguardato oggetti dell’ordine della massa solare o delle poche masse solari, quindi un campo gravitazionale normale, niente a che fare con le condizioni estreme che si possono avere nelle vicinanze di un buco nero supermassivo. Ad esempio quello al centro della nostra galassia si stima che dovrebbe avere massa pari a 4 milioni di masse solari.
Ora gli scienziati si stanno preparando a un appuntamento importante, un’occasione di verifica unica che arriverà nel 2018, ma alcune osservazioni hanno già permesso di fare qualche previsione.
S2 all’appuntamento con Sagittario A
Se vi sembra un messaggio in codice il titolo di questo paragrafo ve lo svelo subito, Sagittario A è il buco nero supermassivo al centro della nostra galassia, S2 è la stella che gli si fa più vicina tra quelle che gli gravitano attorno.
Gli scienziati osservano queste stelle ormai da decadi (e non è un compito facile perché noi distiamo 26000 anni luce dal centro della galassia e Sagittario A è circondato da una nube di polvere) proprio osservando il moto di queste stelle hanno potuto (tra le altre cose) stimare la massa del buco nero.
Ma quelle osservazioni non sono utili per testare la validità della teoria di Einstein, cioè la maggiore aderenza della gravità secondo Einstein rispetto a quella secondo Newton alla realtà delle osservazioni, perché in realtà le differenze sono minime, quelle suscettibili di mostrare discrepanze più grosse sono quelle della stella che passa più vicina al buco nero supermassivo. Qui arriva S2 che ha un’orbita molto allungata che percorre in 16 anni, il precedente passaggio alla minima distanza da Sagittario A è stato nel 2002 quando gli scienziati non avevano strumenti adeguati per effettuare osservazioni, ora sono pronti.





Le osservazioni già effettuate
Un gruppo di scienziati tedeschi e cechi ha utilizzato i dati del VLT in Cile e di altri osservatori, prendendo in esame i movimenti delle tre stelle più vicine a Sagittario A (S2, S38 e S55/S0-102), si è trattato di un lavoro che gli stessi scienziati hanno definito tedioso e il bello arriverà solo nel 2018, ma S2 sta già mostrando una deviazione rispetto all’orbita newtoniana che sembra essere in accordo con quello che ci aspettiamo dalle correzioni effettuate dalla relatività generale.
La differenza tra la teoria newtoniana e quella einsteniana della gravità è che il primo prevede un’orbita sempre uguale, una perfetta ellisse che si ripete immutabile, la teoria di Einstein prevede invece che S2 avvicinandosi al grande mostro oltrepassi l’orbita prevista, spostandone leggermente il centro e modificando quindi anche la forma dell’orbita. Le osservazioni di S2 sembrano mostrare entrambi gli attesi effetti, lo spostamento e il cambio di forma dell’orbita. Naturalmente sono calcoli molto difficili, avremo più certezze il prossimo anno.

Roberto Todini

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