Einstein ha ragione ancora una volta, lo mostra il buco nero al centro della Via lattea
La gravità in prossimità del buco nero supermassiccio Sagittarius A*, al centro della nostra galassia, è proprio come l’ha descritta Einstein nella sua teoria della relatività generale. Lo studio su Science
Un altro punto a favore Einstein, che con la sua teoria della relatività generale non sbaglia (quasi) mai e descrive bene la gravità su grande scala, a livello dell’Universo, come dimostrano varie prove sperimentali. Oggi a portare una nuova conferma è il comportamento di una stella che orbita intorno al buco nero supermassiccio Sagittarius A*, al centro della Via lattea. La stella conferma il gli effetti della forza di gravità, così come è stata descritta da Einstein, ovvero come la curvatura dello spazio-tempo. Il risultato è frutto di uno studio coordinato dall’Università della California a Los Angeles (Ucla), che è pubblicato su Science.
Ciò che gli autori hanno osservato è un redshift gravitazionale nella luce emessa dalla stella. Questo fenomeno, letteralmente uno spostamento verso il rosso (redshift, appunto) gravitazionale misura la variazione della lunghezza d’onda di un’onda elettromagnetica (ovvero della luce) che passa a lunghezze d’onda maggiori (va verso il colore rosso nello spettro elettromagnetico), rispetto a quelle con cui è emessa dalla sorgente. Questo avviene per effetto della forza di gravità di un oggetto compatto, in questo caso il buco nero supermassiccio Sagittarius A*.
Per verificare la presenza di questo redshift i ricercatori, guidati da Andrea Ghez e Tuan Do, hanno studiato le caratteristiche della stella S0-2, che è la più vicina al centro della nostra galassia. Per compiere un’orbita intorno a Sagittarius A* la stella impiega 16 anni. Per questa ragione gli scienziati hanno svolto più di 20 anni di osservazioni al Keck Observatory (i telescopi Keck) alle Hawaii, mediante uno spettrografo costruito presso l’Ucla e hanno utilizzato i dati più recenti del 2018 per l’analisi.
Questo spostamento è stato osservato quando la stella era in prossimità, nella sua orbita della durata di 16 anni, del buco nero. Il team ha effettuato ripetute osservazioni durante i periodi cruciali per rilevare il fenomeno, analizzando i fotoni (le particelle della luce) nel viaggio dalla stella alla Terra. La loro lunghezza d’onda dipende non solo dalla velocità della stella ma anche da quanta energia devono impiegare per sottrarsi al potentissimo campo magnetico del buco nero supermassiccio. “Nella versione della gravità di Newton [quella classica e non relativistica di Einstein ndr] lo spazio e il tempo sono separati”, spiega la ricercatrice Andrea Ghez, uno dei coordinatori dello studio, “e non si mischiano l’uno con l’altra. Nella teoria di Einstein sono completamente mescolati in prossimità di un buco nero”. Già perché qui la curvatura dello spaziotempo è talmente grande che al suo interno non può uscire più nulla, né luce né materia.
La presenza di uno spostamento verso il rosso sufficientemente importante conferma ed è in linea con la teoria della relatività generale di Einstein. In base alle analisi, il redshift, in particolare, è risultato compatibile con quello previsto per la stella in prossimità di un buco nero come Sagittarius A*, la cui massa è quattro milioni di volte quella del Sole.
La misura è stata possibile grazie alle osservazioni tramite la particolare strumentazione. “Ciò che rende così speciale la scoperta relativa alla stella S0-2 è che abbiamo la sua orbita completa in 3 dimensioni”, sottolinea Ghez. “Questo ci fornisce il biglietto d’ingresso ai test della relatività generale. Ci siamo chiesti come si comporta la gravità vicino a un buco nero supermassiccio, e se la teoria di Einstein è sufficiente a raccontare la storia complessiva. Vedere le stelle completare la propria orbita fornisce la prima opportunità di testare la fisica fondamentale usando i movimenti di stelle stesse”. Un’analisi simile era stata condotta dalla collaborazione Gravity, ma in questo caso i dati sono estesi e l’indagine è stata approfondita.
In generale per osservare gli effetti dovuti alla gravità non è necessario osservare i buchi neri supermassicci. Anche il gps che utilizziamo deve tenere conto della relatività generale di Einstein tenendo conto del diverso campo gravitazionale sulla Terra e in orbita, dove si trovano i satelliti. Ma l’effetto è diventato ancora più evidente quando si parla di un corpo compatto e massiccio come Sagittarius A*. “Possiamo assolutamente escludere la gravità di Newton”, conclude Ghez. “Le nostre osservazioni sono coerenti con la teoria della relatività generale di Einstein”. Tuttavia c’è ancora qualcosa che manca e che dovrà essere scoperto, secondo la ricercatrice. Anche questa teoria, infatti, “non riesce a spiegare completamente la gravità all’interno di un buco nero e ad un certo punto dovremmo andare oltre la teoria di Einstein verso un modello ancora più completo della gravità”.
di: Viola Rita
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