Una strana coppia stellare ‘promuove’ Einstein

Un gruppo di astronomi hanno utilizzato il VLT (Very Large Telescope) dell’ESO, insieme a radio telescopi di tutto il mondo, per trovare e studiare una coppia peculiare formata dalla stella di neutroni più massiccia finora conosciuta intorno a cui orbita una nana bianca. Questo strano sistema binario permette di eseguire una serie di test per verificare la relatività generale. Per il momento, le osservazioni sono perfettamente in accordo con le previsioni della teoria di Einstein, mentre non sono consistenti con alcune teorie alternative.

La stella di neutroni, piccola ma particolarmente pesante, ruota su se stessa 25 volte ogni secondo, mentre il periodo di rivoluzione della nana bianca è di due ore e mezza. La stella di neutroni è una pulsar che emette onde radio che possono essere intercettate dai radiotelescopi sulla Terra. Si tratta di una coppia molto interessante di per sè e rappresenta anche una sorta di laboratorio unico per verificare i limiti delle teorie fisiche. La pulsar, denominata con la sigla PSR J0348+0432, è il resto di supernova. È due volte più pesante del Sole, ma è grande solo 20 chilometri. La forza di gravità sulla sua superficie è più di 300 miliardi di volte maggiore di quella terrestre. La compagna nana bianca è leggermente meno esotica: è il resto incandescente di una stella più leggera che ha perso la propria atmosfera e ora si sta lentamente raffreddando. La teoria della relatività generale di Einstein, che spiega la forza di gravità come una conseguenza della curvatura dello spaziotempo dovuta alla presenza di massa ed energia, ha superato tutti i controlli fin dall’epoca della sua pubblicazione, circa un centinaio di anni fa. Ma non può essere la spiegazione finale e alla fine dovrà essere, forse, modificata. I fisici hanno escogitato altre teorie delle gravità che danno previsioni diverse da quelle della relatività generale. Per alcune di queste, la differenza si manifesta attraverso la presenza di campi gravitazionali molto forti che non si trovano all’interno del Sistema Solare. In termini della gravità, PSR J0348+0432 è un oggetto realmente estremo, anche rispetto alle altre pulsar che sono state usate nei test ad alta precisione della relatività generale di Einstein. In questi campi gravitazionali così intensi, piccole variazioni di massa possono portare a grandi cambiamenti dello spaziotempo intorno all’oggetto. Fino ad ora gli astronomi non avevano idea di ciò che sarebbe potuto accadere in presenza di una stella di neutroni così massiccia come PSR J0348+0432 che offre perciò l’opportunità unica di spingere queste verifiche verso nuovi territori dell’astrofisica stellare. Gli scienziati hanno combinato le osservazioni della nana bianca ottenute con il VLT (Very Large Telescope) con una scala temporale molto precisa relativa alle oscillazioni della pulsar che sono state misurate dai radiotelescopi. Un binaria così stretta emette onde gravitazionali e perde di conseguenza energia. Ciò modifica leggermente il periodo orbitale, ma le previsioni della relatività generale e delle altre teorie danno indicazioni diverse sul processo relativo a questa variazione di periodo. Gli astronomi sono stati in grado di misurare una variazione del periodo orbitale di 8 milionesimi di secondo all’anno, esattamente quanto previsto dalla teoria di Einstein. Insomma, si tratta solo dell’inizio di una serie di studi dettagliati di questo oggetto unico e gli astronomi lo utilizzeranno ancora per verificare le previsioni della relatività generale con una precisione sempre maggiore.

ESO: Record-breaking pulsar takes tests of general relativity into new territory
arXiv: A Massive Pulsar in a Compact Relativistic Binary

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