LA “LENTE D’INGRANDIMENTO” SI RIVOLGE ALL’UNIVERSO

E LA NUOVA TEORIA POTREBBE CAMBIARNE LA STORIA

LA_LENTE_D’INGRANDIMENTO_SI_RIVOLGE_ALL_UNIVERSO.jpg

Ancora una volta la scintilla creativa (è il caso di dirlo) parte dall’Italia. Grazie ai dati del satellite Planck, un gruppo di scienziati propone un modello di universo totalmente diverso da ciò che crediamo.

Secondo gli autori dello studio, gli indizi di un nuovo universo sarebbero da ricercare nel modo in cui la gravità curva la luce, in particolare in un effetto secondario previsto dalla teoria della Relatività Generale elaborata a suo tempo da Albert Einstein.

Facciamo un passo indietro. La gravità è quella forza che esercita un’attrazione di vari corpi verso di sé. Noi, ad esempio, siamo attratti dal nucleo della Terra, motivo per il quale non fluttuiamo e restiamo saldamente ancorati al terreno. La luce, con i suoi quasi 300 mila chilometri al secondo, detiene il record imbattuto di velocità più alta mai registrata.

La teoria della Relatività Generale di Albert Einstein è riconosciuta all’unanimità come la teoria scientifica più importante di sempre. Essa si basa sull’equazione E = m c2 secondo la quale ogni corpo, quindi ogni massa, possiede energia. Non esiste l’una senza l’altra.

La forza di gravità è, dunque, energia. La luce è energia. E l’energia maggiore attrae quella minore. Non esiste, quindi, nessun corpo in grado di trattenere la luce. Tranne uno, ed è un buco nero, capace per natura di riuscirci. Sono queste le fondamenta su cui si basano le nostre conoscenze dell’universo, così come lo intendiamo.

Una ricerca italiana, però, mette in dubbio l’attuale modello cosmologico secondo il quale l’universo sarebbe piatto, anche se in continua espansione. Piccola postilla: per correttezza sarebbe più opportuno parlare di universi, anzi di multiverso.

cms_14985/2.jpg

Per chi non mastica tali tematiche, questo termine potrebbe suonare un po’ strano. Da un po’ di tempo a questa parte non si parla più di un singolo universo, il nostro, ma di più universi. Anni fa ci si basava sulla teoria delle (super)stringhe, ora superata dalla più attendibile teoria del multiverso a bolle.

Breve spiegazione: mentre la prima ipotizzava l’esistenza di più universi paralleli al nostro, questo concetto è stato ridimensionato a “linee temporali” parallele o alternative (attenzione: chiamarle “dimensioni” è un errore quantistico! Le dimensioni sono quelle che conosciamo come “spazio” e “tempo”!).

La nuova teoria del multiverso a bolle aggiorna il concetto di universi paralleli, definendoli come quegli universi formatisi contemporaneamente al nostro, mentre gli universi “alternativi” sarebbero quelli generatisi in altri momenti.

Questa enorme parentesi non è fine a stessa. Secondo questa teoria il famigerato Big Bang non avrebbe originato solamente il nostro universo, bensì molti più universi. Universi che adesso potremmo immaginare, eccoci al punto focale di questa macro-citazione, come un calice di champagne.

L’analogia è di quelle perfette. La schiuma sarebbe il tanto chiacchierato “vuoto” (teorico) intra- e inter-universale; i singoli universi corrisponderebbero alle bollicine. Da questo presupposto il nuovo studio italiano propone un modello di universo chiuso.

Basato sui dati del satellite Planck dell’Agenzia Spaziale Europea e pubblicato sulla rivista Nature Astronomy, lo studio è firmato da Alessandro Melchiorri (dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e dell’Università La Sapienza di Roma) ed Eleonora Di Valentino (dell’Università di Manchester) con la collaborazione di Joseph Silk dell’Università Sorbona di Parigi.

La risposta della comunità scientifica è inevitabilmente prudente, ritenendo opportune ulteriori analisi dei dati per la conferma del nuovo modello. Anche perché, per usare un eufemismo, sarebbe rivoluzionario.

Secondo i tre autori, gli indizi (semi)concreti di un universo chiuso sarebbero da ricercare nel modo in cui la gravità curva la luce, un particolare nell’effetto secondario previsto dalla Relatività e chiamato “lente gravitazionale”.

Il commento di Antonio Masiero, fisico teorico e vicepresidente dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), è prudente, poiché questo studio mostra ancora una volta l’enorme ricchezza di informazioni della concezione più antica che abbiamo del nostro universo. In fondo si tratta dell’analisi di un gruppo quasi lapalissianamente limitato di dati, i cui risultati mettono in discussione l’intero corpus di idee costruito sulla teoria tradizionale dell’origine e l’evoluzione dell’universo.

Ma cosa è, esattamente, una lente gravitazionale? Affidandoci alle definizioni reperibili su manuali e web, una lente gravitazione è un qualsiasi corpo celeste che, per la sua massa elevatissima, esercita una forza di gravità tale da deviare la luce che gli passa accanto. Praticamente si è ai limiti di un buco nero.

La prima ipotesi sull’esistenza di questi corpi fu poi confermata durante un’eclissi solare: si videro, accanto al Sole, stelle che in realtà sarebbero dovute rimanere invisibili all’occhio umano, poiché posizionate dietro l’astro. Come in un grande caleidoscopio o in una sala degli specchi, il gioco delle immagini dipende infatti da come noi siamo allineati con le sorgenti luminose. Questo gioco è quello che noi chiamiamo “illusione”.

Ma le illusioni, in questo caso, non sono create da lastre di vetro o lamine metalliche, ma dalla forza di gravità di stelle e galassie, perché la gravità agisce anche sui raggi di luce, deviandoli come fa una lente. Ecco perché, a volte, alcune stelle ci appaiono più grandi o più vicine.

Strano a dirsi, poiché apparentemente potrebbe non avere nulla a che fare con tutto questo, un rudimentale abbozzo di questa teoria sulle illusioni ottiche fu elaborata nel 1889 da Joseph Jastrow.

Secondo lo psicologo statunitense è possibile creare una particolare illusione ottica avvicinando due corpi tondi o rotondeggianti; ai nostri occhi il lato di uno dei due corpi, che sia però vicino all’altro, ci apparirà più grande. Questo accade, anche se in maniera discretamente diversa, con le stelle.

I fenomeni delle lenti gravitazionali, fino a mezzo secolo fa, erano considerati mere curiosità teoriche. Oggi, al contrario, grazie a strumenti precisi come i telescopi spaziali Hubble e CFHT nelle Hawaii, ne sono stati localizzati a centinaia. Grazie al conteggio degli eventi di lenti gravitazionali all’interno di un certo volume del cosmo è possibile risalire, con i modelli cosmologici noti, alla struttura geometrica dell’universo.

Lo studio statistico delle lenti permette anche di determinare il modo in cui la materia è distribuita nell’universo. Il cosmo, appunto, non è composto da ammassi di galassie immerse nello spazio vuoto. Assomiglia piuttosto a una grande bolla in cui ci sono regioni senza corpi, non riempite da alcunché.

cms_14985/3.jpg

Il fatto che la gravità potesse deviare la luce l’aveva intuito già l’astronomo tedesco Johann George von Solder. Anno? 1801. Ma ciò che per lui era una semplice ipotesi, per Einstein divenne una certezza. La verifica avvenne nel 1919, in uno storico esperimento guidato da Arthur Eddington.

La posizione delle stelle accanto al Sole durante un’eclisse, osservò, è leggermente alterata: la gravità della nostra stella devia i raggi di luce che le passano nella vicinanze. In pratica si tratta di un miraggio, come quelli che avvengono nel deserto. La gravità del Sole non è sufficiente a creare effetti ottici spettacolari.

Eccepisce soltanto la cosiddetta “colonna solare”, creata quando i raggi solari all’alba o al tramonto attraversano e si rifrangono contro l’aria cristallizzata di ambienti particolarmente freddi (de facto, una spettacolarizzazione delle aurore).

La prima vera lente gravitazionale è stata osservata e riconosciuta solo nel 1979 da Dennis Walsh. L’astronomo video due quasar (un corpo galattico caratterizzato dall’emissione di un’enorme quantità di energia visibile) vicine e apparentemente uguali, una delle quali era accanto all’immagine di una galassia.

Walsh capì che, in realtà, si trattava di due immagini della stessa quasar, che lo raggiungevano attraverso due cammini ottici differenti: uno diretto, e uno deviato dalla gravità della galassia. Come una qualunque lente ottica, anche una lente gravitazionale ingrandisce le immagini. E le rende, grazie alle illusioni, decine, se non centinaia, di volte più luminose.

Le lenti gravitazionali sono fortemente astigmatiche e, conseguentemente, distorcono di molto le immagini, non focalizzando i raggi che le raggiungono in un solo punto. Più a che ad una lente normale, le lenti gravitazionali sono assimilabili ad un calice, questa volta pieno d’acqua. Oltre a distorcerle, le lenti fanno anche ruotare le immagini. Un effetto che è utile per ricostruire le proprietà della lente stessa.

Quando si elabora un modello teorico di una lente gravitazionale (e bisogna, anzi si deve, stare molto attenti) è necessario tener conto di tutti i fattori, soprattutto quelli di ingrandimento, rotazione e distorsione che subiscono tutte le immagini multiple di una stella lontana. È così possibile dedurre in maniera altamente precisa, con un’incertezza che oscilla tra il 10 e il 20%, la quantità di materia presente nella lente.

Tutti i risultati raccolti inducono giustamente a procedere con il freno a mano tirato, e soprattutto richiamo alla necessità di avere molte nuove informazioni tangibili a disposizione. Non si può negare che la ricerca italiana sia in prima linea su questa frontiera della conoscenza, sia come studio puramente teorico che come partecipazione ai più importanti progetti internazionali. Si possono citare lo stesso Planck di cui sopra o il futuro Lite BIRD, programmato per studiare la radiazione di fondo cosmica tramite esperimenti nello spazio.

Passato, presente e futuro dell’universo possono cambiare in un attimo. E la nostra “lente di ingrandimento” deve essere pronta a coglierlo quando questo accadrà.

Francesco Bulzis

Tags:

Lascia un commento



<<Pagina Precedente | Stampa | Torna Su


Meteo


News by ADNkronos


Politica by ADNkronos


Salute by ADNkronos


App