Einstein e la sua relatività generale confermati da un buco nero

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Relatività attorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. La relatività generale è stata per la prima volta dimostrata attorno al buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia.

Rappresentazione artistica delle orbite delle stelle vicino al centro galattico.|ESO/M. PARSA/L. CALÇADA

I dati forniti dal Very Large Telescope dell’Eso e da altri telescopi suggeriscono che le orbite delle stelle intorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea mostrino i quasi impercettibili effetti previsti dalla teoria generale della relatività di Einstein.

Al centro della Via Lattea, a circa 26.000 anni luce dalla Terra, si trova il buco nero supermassiccio più vicino a noi, con una massa quattro milioni di volte quella del Sole. Questo oggetto mostruoso è circondato da un piccolo gruppo di stelle in orbita ad alta velocità nel campo gravitazionale elevatissimo del buco nero… Un “ambiente perfetto” in cui verificare la fisica della gravitazione e, in particolare, la Teoria della relatività generale di Einstein.

Le zone centrali della nostra Galassia, la Via Lattea, osservate nel vicino infrarosso con lo strumento NACO installato sul telescopio VLT. La posizione del centro, con il buco nero (invisibile) noto come Sgr A*, è indicata da una croce arancione. La stella S2 passerà vicino al buco nero nel 2018, quando verrà usata come una sonda per verificare gli effetti di gravità forte e la teoria della relatività generale di Einstein. | ESO/M. PARSA/L. CALÇADA

Un gruppo di astronomi tedeschi e cechi ha applicato una nuova tecnica di analisi ai dati delle osservazioni del Vlt (Very Large Telescope) dell’Eso, in Cile, e di altri telescopi, effettuate negli ultimi vent’anni: hanno confrontato le misure delle orbite delle stelle con le previsioni fatte utilizzando sia la teoria della gravità classica di Newton sia la relatività generale.

I ricercatori hanno discrepanza, nel moto della stella S2, in linea con le previsioni della relatività generale. La differenza dovuta agli effetti relativistici è molto lieve, appena un sesto di grado.

Se i calcoli saranno confermati, sarebbe la prima volta che si riesce a ottenere una misura della forza degli effetti della relatività generale per una stella in orbita intorno a un buco nero supermassiccio.

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Nuova conferma per la relatività generale. Per approfondire: INAF.IT. | MEDIA INAF TV.

Marzieh Parsa, dottoranda all’Università di Colonia (Germania) e prima autrice dell’articolo è entusiasta: «Il centro galattico è il miglior laboratorio per studiare il moto delle stelle in ambiente relativistico. Mi sono meravigliata dell’efficacia con cui abbiamo potuto applicare ai dati di alta precisione ottenuti per le stelle più interne, ad alta velocità, vicine al buco nero supermassiccio, gli stessi metodi sviluppati per le simulazioni».

L’elevata accuratezza delle misure di posizione, resa possibile dagli strumenti di ottica adattiva per l’infrarosso del Vlt, è stata essenziale per lo studio, non solo durante l’avvicinamento della stella al buco nero, ma soprattutto quando S2 era più lontana.

Rappresentazione artistica degli effetti della relatività generale sull’orbita della stella S2, vicina al centro galattico. L’orbita della stella sembra deviare leggermente dal percorso calcolato con la fisica classica. Questo risultato "stuzzicante" è solo il preludio di misure ancora più precise e di verifiche della teoria della relatività che verranno effettuate con lo strumento Gravity quando S2 passerà molto vicino al buco nero, nel 2018. | ESO/M. PARSA/L. CALÇADA — Rappresentazione artistica degli effetti della relatività generale sull’orbita della stella S2, vicina al centro galattico. L’orbita della stella sembra deviare leggermente dal percorso calcolato con la fisica classica. Questo risultato “stuzzicante” è solo il preludio di misure ancora più precise e di verifiche della teoria della relatività che verranno effettuate con lo strumento Gravity quando S2 passerà molto vicino al buco nero, nel 2018. | ESO/M. PARSA/L. CALÇADA

Oltre a informazioni più precise sull’orbita di S2, la nuova analisi fornisce anche la massa del buco nero e la sua distanza dalla Terra con maggiore accuratezza. L’analisi presentata è il preludio di un periodo esaltante di osservazioni del centro galattico da parte di astronomi di tutto il mondo.

Nel 2018 la stella S2 si avvicinerà al buco nero supermassiccio. Per allora lo strumento Gravity del Vlt sarà attivo e aiuterà gli astronomi a misurare l’orbita in modo più preciso di quanto sia attualmente possibile. Non solo ci si aspetta che Gravity, che sta osservando il centro galattico ed effettuando misure di alta precisione, riveli gli effetti di relatività generale molto chiaramente, ma anche che permetterà di cercare eventuali deviazioni dalla relatività generale che potrebbero rivelare una nuova fisica.

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