L’astrofisica estrema conferma la teoria della relatività di Einstein dopo 20 anni di osservazioni
Einstein, ancora una volta, aveva ragione. Almeno fino ad ora. Così la Andrea Ghez commenta a proposito dei risultati ottenuti in seguito al suo studio su una stella, la S0-2, che, dopo venti anni di osservazioni, ha confermato l’effetto della relatività generale su un corpo che è soggetto ad un campo gravitazionale intenso. Quanto scoperto possiamo definirlo ‘astrofisica estrema’, vediamo insieme perché.
Dalle stelle alla relatività. Tutto inizia dall’analisi di 20 anni di osservazioni della stella S0-2 che compie un’orbita intorno al buco nero supermassiccio Sagittarius A* in 16 anni. Gli esperti hanno combinato la posizione e gli spettri di S0-2 e sono riusciti a ricostruire in 3D l’orbita più precisa mai ottenuta di una stella intorno a Sagittarius A* e ha confermare l’effetto della relatività generale su un corpo che è soggetto ad un campo gravitazionale intenso.
Ma come? Come ci spiegano dall’INAF, il redshift, cioè lo spostamento della luce a lunghezze d’onda diverse da quelle emesse dalla sorgente, per quanto riguarda lo spettro di SO-2 è il risultato dell’effetto Doppler relativismo, che può spostare la luce verso il rosso o verso il blu a seconda di come la sorgente si sposta risposto a chi la osserva, e del redshift gravitazionale, che causa invece l’arrossamento della luce quando si allontana da un corpo compatto, che è fonte di un intenso campo gravitazione. Quanto allo studio in questione, gli esperti hanno dimostrato che lo spostamento verso il rosso della luce di S0-2 è in linea con quello previsto dalla stessa teoria della relatività generale vicino ad un buco nero di 4 milioni di masse solari.
La particolarità di S0-2. Come spiega la stessa Ghez, la particolarità di S0-2 è che di questa stella adesso abbiamo l’orbita completa in tre dimensioni e questo ci offre l’opportunità unica di testare la relatività generale. “Ci siamo chiesti come si comportasse la gravità vicino ad un buco nero supermassiccio e se la teoria di Einstein ci stesse raccontando l’intera storia. Guardando le stelle spostarsi nell’orbita completa ci fornisce la prima opportunità di testare la fisica fondamentale utilizzando il movimento di queste stelle”, spiega la Ghez.
Perché ‘astrofisica estrema’. La teoria della relatività generale di Einstein del 1915 sostiene che che percepiamo come forza di gravità derivi dalla curvatura dello spazio e del tempo. Gli scienziati hanno supposto che gli oggetti come il sole e la Terra cambiassero questa geometria. La teoria di Einstein è la miglior descrizione di come funzioni la gravità, spiega la Ghez che con il suo team ha potuto misurare direttamente questo fenomeno vicino ad un buco nero supermassiccio e che, per questo motivo, ha ribattezzato la sua ricerca: “astrofisica estrema”.
Lo studio, intitolato "Relativistic redshift of the star S0-2 orbiting the Galactic center supermassive black hole", è stato pubblicato su Science.
