Una nuova conferma “cosmologica” per la relatività generale di Einstein

La teoria di Einstein ha più di un secolo ma continua a invecchiare bene. Arriva una conferma della sua validità anche a scale cosmologiche grazie a una ricerca in parte italiana

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Einstein aveva ragione, di nuovo, ma soprattutto, di più. La teoria della relatività generale, pubblicata dal fisico tedesco nel 1916, ha trovato una nuova – l’ennesima – conferma sperimentale, questa volta su scala più ampia. Lo dimostrerebbe un articolo pubblicato lunedì su Nature Astronomy, nato da una collaborazione fra l’Università di Milano e l’Università di Durham. Lo studio mostra che se si modificano, anche di poco, le equazioni della relatività generale, si ottengono risultati nettamente in contrasto con le osservazioni sperimentali, tra cui ammassamenti anomali di galassie e movimenti diversi rispetto a quelli reali.

Relatività Generale
Immagine: Nasa

Un nuovo test (superato) per la relatività generale

All’inizio degli anni Duemila sono cominciate a circolare ipotesi secondo le quali la relatività generale di Einstein non funzionerebbe, o funzionerebbe diversamente, su scale cosmologiche, cioè distanze fra galassie e non fra stelle all’interno di una stessa galassia. Tali ipotesi rappresentano un’alternativa alla cosiddetta costante cosmologica, un termine introdotto da Einstein nelle sue equazioni per giustificare (a posteriori) l’espansione accelerata dell’Universo.

Tuttavia c’è un problema: i nuovi modelli non appaiono concordi nei risultati quando si tratta di misurare la velocità con cui le galassie si muovono. Gli autori dello studio hanno tentato un altro approccio: hanno modificato le equazioni di campo della relatività generale e ricalcolato, con una precisione senza precedenti, la velocità di movimento delle galassie, combinando simulazioni numeriche e dati sperimentali. Ne è emerso che anche piccole modifiche alle equazioni il modello non è più in grado di predire velocità consistenti con quelle reali. In altre parole: le equazioni di Einstein vanno bene così come sono. E sarebbe meglio lasciarle inalterate.

Una teoria a prova di buco nero

Questa è solo l’ultima delle diverse occasioni in cui la teoria della relatività generale ha mostrato la sua solidità. La prova regina è stata la rilevazione sperimentale delle onde gravitazionali, predette più di un secolo fa proprio da Einstein. Certo, anni dopo il fisico tedesco pensò di essersi sbagliato, ma la predizione teorica si è dimostrata corretta.

Un’altra conferma è stata ottenuta dai ricercatori guidati da Reinhard Genzel del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics di Garching (Germania). Gli scienziati hanno analizzato i dati del Very Large Telescope  e monitorato la stella S2, che ruota ad alta velocità attorno al buco nero supermassiccio al centro della nostra galassia, a circa 26 mila anni luce dalla Terra.  Ne hanno osservato sperimentalmente il cosiddetto redshift: la luce emessa dalla stella che,  stirata dall’enorme forza gravitazionale del buco nero, appare più rossa. Fenomeno previsto, neanche a dirlo, dalla teoria della relatività generale.

Costante cosmologica: “Il più grande abbaglio”?

Abbiamo parlato di costante cosmologica, ma cosa c’entra? Tanto per cominciare, ci sono dei dubbi sul fatto che Albert Einstein l’abbia definita “il mio più grande abbaglio”. Si tratta di un termine repulsivo inserito ad hoc nelle equazioni di campo, per fare in modo che l’universo rimanesse statico, come si pensava fosse all’epoca della formulazione della teoria.

Peccato che qualche anno dopo, nel 1929, l’astronomo Edwin Hubble scoprì che l’universo non è per niente fermo. Dal 1998, grazie agli studi di Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam Riess – Nobel per la fisica nel 2011 – sappiamo che l’universo non solo si espande ma lo fa accelerando. Oggi, la costante cosmologica è la chiave per capire questa espansione. Infatti, è stata reintrodotta come interpretazione dell’Energia Oscura, uno dei misteri della cosmologia moderna, che dovrebbe causare la spinta acceleratrice dell’Universo.

“Comprendere perché l’espansione dell’Universo stia oggi accelerando è probabilmente la domanda più affascinante della cosmologia moderna” ha affermato Luigi Guzzo, fra gli autori dell’articolo e professore di cosmologia all’Università di Milano. Le conferme alla relatività generale erano rimaste confinate finora a sistemi stellari oppure a regimi di forte attrazione gravitazionale. La nuova ricerca invece, sembra allargare, fino ai massimi confini, la validità della relatività generale. Ben fatto Einstein, anche a scale cosmologiche.

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