La prova definitiva della Teoria della Relatività grazie a un buco nero

stella-buco-nero.jpgUn gruppo di astronomi ha scoperto una stella che orbita a grande velocità intorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea: potrebbe essere una straordinaria opportunità per mettere alla prova la teoria della relatività generale di Einstein su vasta scala. 

La stella, poco luminosa, si chiama S0-102, e completa la sua orbita (stabile anche se soggetta a modificazioni) in 11,2 anni, a una velocità che raggiunge i 10.600 chilometri al secondo. Mai prima d’ora era stato identificato un oggetto di grandi dimensioni così vicino al centro della nostra galassia; si conosce solo un’altra stella, S0-2, che orbita in prossimità del buco nero, ma impiega circa 16 anni. 

“Il fatto che stiamo trovando stelle così vicine al buco nero supermassiccio dimostra quanto si stia sviluppando questo campo di ricerca”, sostiene Andrea Ghez, astrofisica dell’Università della California di Los Angeles e coautrice dello studio pubblicato questa settimana sulla rivista Science. “Sono cento volte più vicine all’orizzonte degli eventi di qualsiasi stella scoperta in precedenza”. L’orizzonte degli eventi è il confine oltre il quale nulla, nemmeno la luce, può sfuggire a un buco nero. 

“Il nostro primo obiettivo”, prosegue Ghez, “è stato individuare le stelle. I prossimi passi riguarderanno i fondamenti della fisica: abbiamo trovato un laboratorio senza precedenti per mettere alla prova la teoria della relatività generale”.

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Einstein alla prova

Il buco nero, dotato di una massa quattro milioni di volte più grande di quella del nostro Sole ma con un diametro solo dieci volte maggiore, è chiamato Sagittarius A dalla costellazione in cui si trova, a circa 26.000 anni luce dalla Terra. 

Secondo la teoria di Einstein, la massa crea una curvatura nello spazio-tempo, un’affermazione già provata in innumerevoli occasioni. Manca però un’osservazione che confermi le previsioni della teoria anche intorno a un gigantesco buco nero, dove “saltano” le tradizionali leggi della fisica. Oggi Ghez e colleghi possono cominciare a verificare come cambia l’orbita di una stella che ruoti relativamente vicino a un buco nero. Se le previsioni di Einstein sono corrette, a ogni passaggio la stella dovrebbe discostarsi leggermente dall’orbita precedente, senza mai tornare nello stesso punto, e finendo per seguire una sorta di percorso “a petalo di fiore”. 

Per determinare al meglio gli effetti del buco nero sull’orbita, i ricercatori devono seguire un ciclo completo, e in particolare capire cosa avviene quando la stella si trova al periapside, cioè nel punto più vicino al buco nero. È stato dunque importante scoprire due stelle dall’orbita relativamente breve, mentre la maggior parte degli astri che si trovano attorno al buco nero al centro della galassia impiegano 60 anni o più per completare l’orbita. 

 

Tango stellare

“La scoperta è davvero molto importante, perché più una stella è vicina al buco nero, più forte è il campo gravitazionale da studiare e più pronunciati i suoi effetti”, commenta Avi Loeb, un fisico teorico della  Harvard University che non ha partecipato alla ricerca. 

S0-102 è stata scoperta nonostante la sua luminosità sia 16 volte inferiore a quella di S0-2; questo, sostiene lo scienziato, fa pensare non solo che la tecnologia ha fatto grandi progressi, ma anche che attorno al buco nero potrebbe esserci un numero di stelle molto maggiore di quanto si pensasse. 

La presenza di altri corpi celesti rende però più difficile verificare le previsioni di Einstein: ciascuna stella, infatti, sarebbe soggetta anche a influssi gravitazionali diversi da quelli del buco nero, di cui bisognerebbe tener conto. 

“Sarà l’osservazione congiunta di S0-102 e S0-2 – un ‘tango’ ballato insieme dalle due stelle –  a svelare per la prima volta la geometria dello spazio-tempo intorno a un buco nero”, ha dichiarato Ghez. “La misurazione non potrebbe essere effettuata se ci fosse una stella sola”. 

In ogni caso, sarebbe difficile trovare stelle ancora più vicine a Sagittarius A: a causa dell’intenso campo gravitazionale, infatti, le stelle che orbitano intorno a un buco nero si consumano in fretta, quando non vengono completamente disintegrate. Ghez e colleghi si aspettavano quindi di individuare stelle molto vecchie, che grazie alla loro maggiore coesione avrebbero potuto resistere meglio all’influsso del buco nero. Invece, sorprendentemente, hanno scoperto che S-02 è una stella giovane, e potrebbe esserlo anche S-102. [Fonte].

La prova definitiva della Teoria della Relatività grazie a un buco neroultima modifica: 2012-10-12T11:42:03+02:00da admin
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