La gravità secondo Einstein: un’altra prova superata

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Una campagna di osservazioni di un sistema stellare lontano ben 4200 anni luce che ha richiesto lo sforzo congiunto di nove astronomi ed astrofisici e di ben tre osservatori ha posto ancora una volta alla prova la gravità secondo Einstein (descritta nella celeberrima Teoria della relatività generale) e ancora una volta il genio di Ulm ne è uscito vincitore.
Sembrerebbe quasi una non notizia, siamo abituati, sono decenni che mettiamo alla prova la Relatività e che le prove vengono superate brillantemente, in realtà una notizia lo è eccome, gli scienziati mettono alla prova la Relatività e in particolare le sue predizioni rispetto alla gravità non solo per confermare la teoria, trovare dei limiti, dei casi in cui non funziona, costringerebbe a mettere mano alla teoria di Einstein (o meglio a superarla) e questo da un certo punto di vista aiuterebbe i fisici nel difficile compito di trovare una teoria unificante che metta insieme la meccanica quantistica con la teoria che descrive la gravità.



Dei risultati dello studio pubblicato su Nature, hanno dato notizia nei loro siti le istituzioni di appartenenza degli autori, ad esempio il Green Bank Observatory presso cui lavora Ryan S. Lynch ha scritto Einstein ci ha visto giusto un’altra volta, mentre nel sito dell’Università di Swinburne dove lavora il dr. Adam Deller si legge Un astronomo di Swinburne aiuta a testare la Teoria della relatività generale.
Ma veniamo a che cosa è stato provato, o meglio a quale predizione della gravità secondo Einstein ha superato la prova più estrema.
Il cosiddetto principio di equivalenza forte di Einstein è uno dei cardini della Relatività generale, afferma che la massa inerziale e la massa gravitazionale di un oggetto sono la stessa cosa (questo è il motivo per cui se vi trovate nello spazio e un’astronave accelera a velocità pari a quella della gravità terrestre tornereste a sperimentare una gravità identica a quella che trovate sulla Terra), una delle conseguenze di questo principio è che l’accelerazione gravitazionale è sempre uguale per qualsiasi oggetto. Se facciamo un passo indietro fu Galileo Galilei il primo a dire che se facciamo cadere una piuma o una palla di ferro in un tubo da cui abbiamo sottratto l’aria cadranno con la stessa accelerazione, questo concetto fu una pietra angolare della gravità secondo Newton, ma ci volle Einstein per spiegare come e perché funziona così.
Ora però esistono alcune teorie alternative alla concezione della gravità di Einstein che postulano che forse in condizioni molto estreme, ad esempio oggetti enormemente compatti con un campo gravitazionale molto forte, si dovrebbe notare una leggera differenza nel comportamento dovuta a una forza chiamata energia di legame gravitazionale (gravitational binding energy).



Qui entra in gioco il sistema stellare chiamato PSR J0337+1715 scoperto nel 2012, si tratta da un sistema trinario composto da una stella di neutroni e due nane bianche, una nana bianca e la stella di neutroni danzano a distanza ravvicinatissima girando attorno al centro di gravità con un periodo di appena 1,6 giorni, l’altra nana bianca è parecchio più distante, e in questo caso il periodo orbitale tra le due e la compagna più lontana è di 327 giorni. Come certamente saprete le nane bianche sono stelle piccole e compatte, le stelle di neutroni sono ancora più dense, gli oggetti più densi del cielo.
Fu immediatamente chiaro agli scienziati come questo sistema fosse un laboratorio perfetto per testare se avesse ragione Einstein o le teorie alternative. Se Einstein aveva torto si sarebbe dovuta notare una differenza tra come la nana bianca più lontana influenzava l’altra nana bianca e come invece influenzava la stella di neutroni, per la precisione i due astri dovevano “cadere” in maniera diversa verso la compagna più lontana, questo a causa della diversa energia di legame gravitazionale (molto più forte nella stella di neutroni), ma così non è stato, i ricercatori pur avendo fatto analisi precisissime non hanno trovato differenza, quindi se esiste una differenza è inferiore a tre parti per milione (il limite minimo della loro capacità di misurazione).
La Teoria della Relatività generale ha superato un’altra prova!

Fonte immagine :greenbankobservatory.org

Roberto Todini

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