Albert l’aveva detto

Albert Einstein continua ad avere ragione, come (quasi) sempre, del resto. E’ passato poco meno di un secolo da quando il grande fisico frmulò la sua teoria della relatività, ma ancora oggi i suoi nipotini-eredi continuano a scoprire e osservare nella realtà fenomeni che lui aveva già previsto. L’ultima di queste conferme è stata annunciata pochi giorni fa a Columbus, nell’Ohio, durante un convegno della Società americana di fisica. Grazie alle osservazioni del satellite Rossi X-Ray Timing Explorer della Nasa, un gruppo di fisici e astrofisici americani ha notato per la prima volta delle oscillazioni rapidissime nell’intensità dei raggi X emessi da alcune stelle di neutroni. E questo potrebbe essere un effetto dovuto a una curvatura piuttosto forte dello spazio-tempo. Proprio come aveva previsto, guarda caso, il professor Einstein.

Secondo la teoria della relatività, noi viviamo in uno spazio a quattro dimensioni: tre sono le dimensioni spaziali, a cui se ne aggiunge una quarta, il tempo. Questo strano spazio a quattro dimensioni, lo spazio-tempo appunto, non è fisso e immobile. Viene infatti distorto e incurvato dalla presenza di una massa. Non è facile immaginarselo, ma possiamo provarci pensando a una palla da biliardo che deforma la pelle di un tamburo su cui è appoggiata. E più grande è la massa, maggiore risulta la curvatura dello spazio-tempo. Non è la prima volta che si osserva un effetto dovuto a questa distorsione. Ma finora tutte le prove arrivavano da regioni dello spazio in cui la curvatura è molto debole. E qui sta la novità: il Rossi Explorer è riuscito invece a “vedere” una regione in cui essa è molto forte, una regione vicina a un oggetto di massa straordinaria, cioè una stella di neutroni.

Le stelle di neutroni hanno più o meno la stessa massa del Sole, ma un diametro di appena qualche decina di chilometri. La loro densità è dunque enorme, così come l’attrazione gravitazionale che esercitano sullo spazio circostante. Spesso questi oggetti sono vicini ad altre stelle, simili al Sole, da cui “risucchiano” enormi quantità di gas. Queste raggiungono la loro superficie a circa 100 milioni di gradi di temperatura, ed emettono raggi X. In un solo secondo l’energia emessa può essere maggiore di quella irradiata dal Sole in una settimana. Così, con strumenti come quelli montati sul Rossi Explorer, queste stelle sono visibili attraverso tutta la galassia. “Ci aspettavamo di osservare dei raggi X emessi a frequenze casuali”, ha dichiarato Frederick Lamb, fisico dell’Università dell’Illinois, “un po’ come quando si premono a casaccio i tasti di un pianoforte”. E invece i ricercatori hanno scoperto che queste stelle di neutroni emettono solo due o tre “note” molto pure.

Proprio le frequenze così precise dei raggi X potrebbero permettere ai fisici di studiare come si comporta la materia in presenza di campi gravitazionali molto intensi, e quindi di confermare una delle previsioni della relatività generale. Secondo la teoria classica di Newton, la materia può orbitare attorno a una stella compatta a qualsiasi distanza. La teoria di Einstein, al contrario, prevede che se la stella è abbastanza densa, come una stella di neutroni, vicino a essa c’è una regione dove lo spazio-tempo è tanto incurvato da impedire un’orbita stabile. Le nuove osservazioni potrebbero permettere di calcolare proprio il limite oltre il quale non può più esistere questa orbita stabile.

Gli studi di Lamb, condotti assieme a Coleman Miller dell’Università di Chicago e a Dimitrios Psaltis dello Harward-Smithsonian Center for Astrophysics, sono stati confermati anche dal lavoro di un altro gruppo guidato da William Zhang del Goddard Space Flight Center della Nasa. Entrambi i gruppi pubblicheranno i loro lavori sulla rivista Astrophysical Journal. “Queste osservazioni”, conclude Lamb, “ci daranno nuovi dati sulle dimensioni e la massa delle stelle di neutroni e anche sulla materia super-densa di cui sono fatte”.