Osservazioni confermano la teoria della gravitazione universale

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Confermata la pietra angolare della teoria della relatività di Einstein. Una collaborazione internazionale di scienziati ha confermato molto accuratamente uno dei cardini della teoria della relatività generale di Einstein, “l’universalità della caduta libera”.

La nuova ricerca mostra che la teoria è stata confermata anche per oggetti auto-gravitanti come le stelle di neutroni. Gli scienziati hanno testato la validità della teoria della gravità di Einstein con il grande radiotelescopio di Nançay, situato a Sologne (Francia) osservando il segnale prodotto da una stella di neutroni, una pulsar, denominata “PSR J0337 + 1715“.

L’universalità del principio di caduta libera afferma che due corpi in caduta libera in un campo gravitazionale subiscono la stessa accelerazione indipendentemente dalla loro composizione e dalla loro massa.

Confermata la pietra angolare della teoria della relatività di EinsteinCiò fu dimostrato per la prima volta da Galileo Galilei che, leggenda vuole, condusse l’esperimento proprio dalla Torre di Pisa facendo cadere oggetti di masse diverse per verificare che raggiungessero il terreno nello stesso istante.

Lo stesso principio dimostrato da Galileo è al centro della teoria della relatività generale di Albert Einstein. Tuttavia, alcuni suggerimenti come l’incoerenza tra meccanica quantistica e relatività generale, o l’enigma della materia oscura e dell’energia oscura nella composizione dell’Universo, hanno portato molti fisici a ritenere che la relatività generale potrebbe non essere, dopo tutto, l’ultima teoria della gravità, ma solo la più raffinata oggi disponibile.

Le osservazioni della Pulsar J0337 + 1715, una stella di neutroni con 1,44 volte la massa del Sole collassata in una sfera di 25 km di diametro, mostrano che orbita attorno a due stelle nane bianche. I risultati, pubblicati oggi sulla rivista Astronomy and Astrophysics, dimostrano che l’universalità del principio della caduta libera è corretto.

Il dott. Guillaume Voisin, dell’Università di Manchester, a capo della ricerca, ha dichiarato: “La pulsar emette un raggio di onde radio che attraversa lo spazio. Ad ogni orbita, crea un lampo di luce radio che viene registrato con alta precisione dal radiotelescopio di Nançay. Man mano che la pulsar si sposta sulla sua orbita, il tempo di arrivo della luce sulla Terra cambia: è la misurazione accurata e la modellazione matematica, fino a una precisione di nanosecondi, di questi tempi di arrivo che consente agli scienziati di dedurre con precisione squisita il movimento della stella. Soprattutto, è la configurazione unica di quel sistema, simile al sistema Terra-Luna-Sole con la presenza di un secondo compagno (che interpreta il ruolo del Sole) verso il quale le altre due stelle ‘cadono’ (orbitano) che ha permesso di eseguire una versione stellare del famoso esperimento di Galileo dalla torre di Pisa. Due corpi di diverse composizioni cadono con la stessa accelerazione nel campo gravitazionale di un terzo oggetto“.

Nel sistema solare, l’esperimento del raggio laser lunare ha permesso di verificare che sia la Luna che la Terra siano influenzate allo stesso modo dal campo gravitazionale del Sole, come previsto dall’universalità della caduta libera.

Tuttavia, è noto che alcune deviazioni all’universalità potrebbero verificarsi solo per oggetti fortemente auto-gravitanti, come le stelle di neutroni, ovvero oggetti la cui massa è una frazione significativa della propria energia gravitazionale grazie alla famosa relazione di Einstein E = mc2. Il nuovo esperimento pulsar condotto dal team colma il vuoto lasciato dai test del sistema solare in cui nessun oggetto è fortemente auto-gravitante, nemmeno il Sole.

Il team ha dimostrato che il campo di gravità estremamente intenso della pulsar non può differire di oltre 1,8 parti per milione (con un livello di confidenza del 95%) dalla previsione della relatività generale.

Questo risultato è la conferma più accurata che l’universalità della caduta libera è valida anche in presenza di un oggetto la cui massa è in gran parte dovuta al proprio campo di gravità, sostenendo così ulteriormente la correttezza della teoria della relatività generale di Einstein.

Fonte: https://www.aanda.org/

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