Che cosa è la gravità e come funziona?

Secondo uno scienziato dell’Università della Pennsylvania, lo studio delle leggi della gravità sta diventando un fatto di vitale importanza al fine di capire se esistono delle minime variazioni rispetto alle previsioni fornite dalla relatività generale.

La teoria della relatività di Einstein spiega la forza di gravità come la curvatura dello spaziotempo prodotta da corpi di grande massa. Ma per l’astrofisico Bhuvnesh Jain comprendere la natura della gravità è una questione di vitale importanza. Secondo Jain, man mano che gli astronomi esplorano sempre più in profondità l’Universo, le leggi della gravità sembrano rivelarsi sotto l’influenza di una forza misteriosa. Grazie allo studio di una classe ben nota di stelle situate in un insieme di galassie vicine, Jain e i suoi collaboratori pare che abbiano trovato alcuni indizi che stringono il cerchio, per così dire, su ciò che può essere questa forza misteriosa. I risultati sembrano mettere alla prova, ancora una volta, la teoria della relatività generale che, sopravvissuta ad una serie di verifiche entro i limiti del Sistema Solare, oggi sembra aver superato anche i test quando consideriamo le galassie ben al di là della Via Lattea. Ma torniamo un attimo al 1998, l’anno che cambiò la cosmologia con la scoperta dell’espansione accelerata dell’Universo. Oggi sappiamo che tale scoperta implica teoricamente che manca qualcosa alla nostra comprensione dei fenomeni fisici ed in particolare al fatto che non sappiamo come agisce con certezza la gravità. Per ovviare a questo vero e proprio enigma astrofisico (vedasi Enigmi Astrofisici) sono state introdotte due spiegazioni: una riguarda l’ipotesi della presenza di una forza a noi sconosciuta, detta energia scura, che suggerisce il fatto che il vuoto sia caratterizzato da una energia che causa l’espansione accelerata dello spazio; l’altra ipotesi, invece, si basa su alcune teorie alternative della gravità che implicano la presenza di una ‘quinta forza’ che altera, per così dire, la gravità quando si considerano le enormi distanze cosmologiche. “Queste due ipotesi sono alquanto radicali“, spiega Jain. “L’una ci dice che la relatività generale è corretta ma abbiamo a che fare con questa nuova e misteriosa forma di energia. L’altra ci dice, invece, che non occorre introdurre l’energia scura e che, però, la gravità non può essere descritta dalla relatività generale in ogni luogo e regione dell’Universo“. Jain sta studiano questa seconda possibilità al fine di descrivere le proprietà di una presunta quinta forza che fa venir meno le previsioni della relatività generale al di fuori della nostra galassia su scale cosmologiche. Jain si è concentrato su un tipo di stelle molto comuni, le variabili Cefeidi, andando ad analizzare il meccanismo che causa la loro pulsazione. Lo scopo è quello di avere maggiori informazioni non sulla distanza a cui si trovano, che serve a calibrare a sua volta la distanza degli altri corpi celesti o il ritmo dell’espansione dell’Universo, ma sulla gravità. I dati di Jain ottenuti grazie ad una serie di osservazioni su 25 galassie vicine realizzate con il telescopio spaziale Hubble e altri grandi telescopi terrestri situati in Cile e nelle Hawaii sono in perfetto accordo con le previsioni della relatività generale, implicando che il campo d’azione di questa quinta forza, se esiste, risulta alquanto limitato. Dunque, questo vuol dire che, al momento, le teorie alternative sulla gravità devono essere scartate anche se lo stesso Jain spera, un giorno, di poter raccogliere dati ancora migliori per capire se ci sono anche minime variazioni rispetto alle previsioni di una delle più famose teorie scientifiche di tutti i tempi.

arXiv: Astrophysical Tests of Modified Gravity: Constraints from Distance Indicators in the Nearby Universe
Pubblicità