Le onde gravitazionali di LIGO mettono alla prova la Relatività Generale

Le onde gravitazionali sono l’ennesima conferma della teoria della Relatività Generale di Einstein, eppure potrebbero nascondere anche un aspetto che ne mina le fondamenta.

Uno dei due interferometri statunitensi LIGO. La lunghezza dei bracci è necessaria a causa della debolezza del segnale gravitazionale. Gli interferometri gravitazionali funzionano infatti misurando la differenza di lunghezza del percorso di un raggio laser in due bracci di uguale lunghezza: l’onda gravitazionale deforma lo spazio-tempo e fa sì che il percorso di uno dei due raggi risulti variato rispetto all’altro. Più è lungo il braccio, maggiore è la deformazione del percorso.

All’inizio del 2016 abbiamo assistito alla scoperta epocale delle prime onde gravitazionali rivelate dalla coppia di interferometri LIGO (qui l’articolo della scoperta contente anche una breve descrizione delle onde gravitazionali). Il segnale rivelato da LIGO riguardava la fase di fusione di due buchi neri di grande massa. Un successivo segnale annunciato a giugno scorso riguardava sempre la fusione di due buchi neri, ma di minore massa. Ma proprio al bordo dei buchi neri potrebbero sorgere dei problemi per la teoria di Einstein.

Secondo uno studio a prima firma J. Abedi (qui l’articolo) al bordo dei buchi neri ci sarebbero infatti degli echi che potrebbero mostrare una falla nella teoria. Questi echi potrebbero scomparire avendo a disposizione più dati, ma se rimaranno la scoperta sarà di enorme portata.

Il bordo di un buco nero, noto con l’altisonante nome di orizzonte degli eventi, indica il punto oltre il quale non è possibile scappare dal campo gravitazionale del buco nero, neanche per la luce (e per questo all’interno di questo orizzonte il buco è nero). Va da sé che non sarebbe possibile ricevere segnali provenienti dall’interno dell’orizzonte degli eventi e che quindi non abbiamo mai potuto analizzare cosa succede all’interno di un buco nero. Quello che succede sull’orizzonte degli eventi dipende dalla teoria che si adotta, in particolare la Relatività Generale e la Meccanica Quantistica sembrano in contrasto a riguardo: per la prima una particella che oltrepassa il limite non noterebbe alcuna differenza nell’ambiente circostante, per la seconda attorno al buco si troverebbe un anello di particelle ad alta energia (firewall) capace di bruciare la materia che entra nell’orizzonte degli eventi.

Le onde di LIGO hanno però cambiato le regole del gioco, fornendo la possibilità di ottenere alcune informazioni riguardo l’interno del buco nero che prima ci erano precluse. Un gruppo di astrofisici portoghesi ha proposto che nel caso in cui lo scenario corretto fosse quello del firewall della meccanica quantistica, si sarebbe dovuta vedere una serie di echi dopo l’inizio dell’onda. Questi echi si genererebbero a causa della presenza del firewall, che genererebbe una regione di sparpagliamento dell’onda all’orizzonte degli eventi. Il bordo interno di questa regione sarebbe l’orizzonte degli eventi relativistico sopra descritto, quello esterno sarebbe una regione in cui i fotoni hanno una probabilità di restare intrappolati nel buco nero o di fuggire da esso, a seconda dell’angolo di approccio. Anche le stesse onde gravitazionali subirebbero lo stesso destino, venendo in parte riflesse all’interno del firewall prima di riuscire ad “evadere” nello spazio esterno.

Ma c’è di più: simulazioni numeriche di questo fenomeno, ottenute con un semplice modello di buco nero circondato da una superficie a specchio, troverebbero preciso riscontro sperimentale negli echi osservati nei dati di LIGO, supportando questa ipotesi.

Tuttavia prima di allarmarsi bisogna sottolineare alcune cose:
1) gli echi potrebbero essere legati a del rumore casuale e non essere prodotti dalla sorgente stessa. Sarà necessario osservare ulteriori eventi simili per confermare o smentire questa ipotesi;
2) il modello di buco nero circondato da specchi è estremamente rozzo e per questo difficilmente conclusivo;
3) se anche l’ipotesi venisse confermata, ciò non significa che la Relatività Generale sia da buttare. Anche la teoria classica, quella Newtoniana, funziona benissimo nel predire, ad esempio, il moto dei pianeti sufficientemente lontani dalla propria stella, ma fallisce nello spiegare invece il moto di oggetti che vi si trovano più vicini (si veda ad esempio la precessione di Mercurio), ma ciò non significa che la teoria Newtoniana sia da buttare.

Ti piace quello che scriviamo? Scopri qui come puoi sostenerci!

Buchi Neri: le basi per capire questi straordinari mostri cosmici.
Tutti abbiamo sentito parlare più o meno approfonditamente di Buchi Neri, ma cosa sono realmente? Perché sono così interessanti e spaventosi allo stesso
Le nuove foto della cometa di Rosetta in HD
Può una cometa cambiare nel tempo? Vedendo le immagini spesso si ha l'impressione che quei "sassi" che orbitano nel Sistema Solare siano dei corpi deserti e sempre uguali a
InSight - approfondimento sulla missione della NASA
InSight, la nuova missione marziana della NASA è in arrivo sul Pianeta Rosso. L'obiettivo? Studiare l'interno di Marte per capirne più a fondo i processi che lo hanno
Storia di un campo magnetico morente
Un nuovo articolo pubblicato su Nature Geoscience ripercorre un episodio importante nella storia del nostro campo magnetico. Circa mezzo miliardo di anni fa la Terra lo stava infatti
Viaggio nella costellazione di Orione
Alle nostre latitutidini, la costellazione di Orione è una delle più evidenti nei cieli invernali, e nasconde alcune delle più grandi meraviglie facilmente accessibili che il cielo
Premio Nobel per la chimica 2016
Annunciato oggi il premio Nobel per la chimica, assegnato a Sauvage, Stoddart e Feringa, per i loro studi sulle macchine molecolari. 



Jean-Pierre Sauvage, J. Fraser Stoddart e
Accordo Milne-ESO: il VLT cercherà pianeti abitabili attorno ad Alfa Centauri
La Breakthrough Initiatives del magnate russo Yuri Milne finanzierà un aggiornamento del Very Large Telescope volto alla ricerca di pianeti

Ti piace quello che scriviamo? Scopri qui come puoi sostenerci!

La fine delle Opportunità
Era pensato per percorrere 1 km in 90 giorni marziani, ed invece è durato 45 km e 15 anni. Ma nonostante questo il mondo dell'astronautica è in lutto: Opportunity è definitivamente perduto.



La
Analisi dei dati topologica: un ponte tra la geometria e l'analisi dei dati
Oggi parliamo di un nuovo approccio geometrico all'analisi dei dati: l'analisi dei dati topologica.

L'intuizione al centro dell'analisi dei
Trump ci riporterà sulla Luna?
Donald Trump, il presidente degli Stati Uniti, l'11 dicembre ha firmato una direttiva che richiede alla NASA di tornare sulla Luna. L'ordinanza presidenziale è stata effettuata senza indicazioni
La fine di Kepler: qual è il lascito del cacciatore di esopianeti?
Dopo 9 anni a caccia di pianeti extrasolari, la missione Kepler è giunta definitivamente a compimento: finito il carburante, l'osservatorio, che già stava
Backyard Worlds: Planet 9 - Tutti possiamo cercare il nono pianeta
Backyard Worlds: Planet 9 è il progetto citizen science del sito Zooniverse finanziato dalla NASA volto alla ricerca di nane brune e nono pianeta del
Alla ricerca di meteoriti – come trovarle e riconoscerle
Ospitiamo come ormai da consuetudine per l'Asteroid Day, un contributo di Nicola Mari, geologo planetario a Glasgow che si occupa anche di divulgazione scientifica.
Nat Geo Festival delle Scienze: il programma dell'evento a Roma
Al via il National Geographic Festival delle Scienze presso l'Auditorium Parco della Musica di Roma. Da giovedì a domenica: 4 giorni intensi di conferenze,

Lascia un commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.

%d blogger hanno fatto clic su Mi Piace per questo: