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La teoria della relatività generale di Einstein descrive la gravità in termini di geometria sia dello spazio che del tempo. Lontano da una fonte di gravità, come una stella come il nostro sole, lo spazio è 'piatto' e gli orologi ticchettano al loro ritmo normale. Più vicino a una fonte di gravità, tuttavia, gli orologi rallentano e lo spazio è curvo. Ma misurare questa curvatura dello spazio è difficile. Tuttavia, gli scienziati hanno ora utilizzato una serie di radiotelescopi in tutto il continente per effettuare una misurazione estremamente precisa della curvatura dello spazio causata dalla gravità del sole. Questa nuova tecnica promette di dare un grande contributo allo studio della fisica quantistica.
“Misurare la curvatura dello spazio causata dalla gravità è uno dei modi più sensibili per apprendere come la teoria della relatività generale di Einstein si relaziona alla fisica quantistica. L'unione della teoria della gravità con la teoria dei quanti è uno degli obiettivi principali della fisica del 21° secolo e queste misurazioni astronomiche sono la chiave per comprendere la relazione tra i due', ha affermato Sergei Kopeikin dell'Università del Missouri.
Kopeikin e i suoi colleghi hanno utilizzato il sistema radiotelescopio Very Long Baseline Array (VLBA) della National Science Foundation per misurare la flessione della luce causata dalla gravità del Sole fino a una parte su 30.000 3.333 (corretto da NRAO e aggiornato qui il 9/03/2019). 09 — guarda questo link fornito da Ned Wright dell'UCLA per ulteriori informazioni sulla deflessione e il ritardo della luce). Con ulteriori osservazioni, gli scienziati affermano che la loro tecnica di precisione può effettuare la misurazione più accurata di questo fenomeno.
La flessione della luce stellare per gravità fu prevista da Albert Einstein quando pubblicò la sua teoria della relatività generale nel 1916. Secondo la teoria della relatività, la forte gravità di un oggetto massiccio come il Sole produce una curvatura nello spazio vicino, che altera il percorso della luce o onde radio che passano vicino all'oggetto. Il fenomeno fu osservato per la prima volta durante un'eclissi solare nel 1919.
Sebbene negli ultimi 90 anni siano state effettuate numerose misurazioni dell'effetto, il problema della fusione della relatività generale e della teoria quantistica ha richiesto osservazioni sempre più accurate. I fisici descrivono la curvatura dello spazio e la flessione della luce gravitazionale come un parametro chiamato 'gamma'. La teoria di Einstein sostiene che gamma dovrebbe essere esattamente uguale a 1.0.
'Anche un valore che differisce di una parte su un milione da 1,0 avrebbe importanti ramificazioni per l'obiettivo di unire la teoria della gravità e la teoria quantistica, e quindi nel prevedere i fenomeni nelle regioni ad alta gravità vicino ai buchi neri', ha detto Kopeikin.
Per effettuare misurazioni estremamente precise, gli scienziati si sono rivolti al VLBA, un sistema di radiotelescopi a livello continentale che va dalle Hawaii alle Isole Vergini. Il VLBA offre la potenza per effettuare le misurazioni di posizione più accurate nel cielo e le immagini più dettagliate di qualsiasi strumento astronomico disponibile.
Sun's Path in Sky in Front of Quasars, 2005. Credit: NRAO
I ricercatori hanno effettuato le loro osservazioni mentre il Sole passava quasi davanti a quattro quasar distanti - galassie lontane con buchi neri supermassicci al loro centro - nell'ottobre del 2005. La gravità del Sole ha causato lievi cambiamenti nelle posizioni apparenti dei quasar perché ha deviato la radio onde provenienti dagli oggetti più distanti.
Il risultato è stato un valore misurato di gamma di 0,9998 +/- 0,0003, in eccellente accordo con la previsione di Einstein di 1,0.
'Con più osservazioni come le nostre, oltre a misurazioni complementari come quelle effettuate con la navicella spaziale Cassini della NASA, possiamo migliorare l'accuratezza di questa misurazione di almeno un fattore quattro, per fornire la migliore misurazione della gamma mai realizzata', ha affermato Edward Fomalont. dell'Osservatorio Nazionale di Radioastronomia (NRAO). 'Poiché la gamma è un parametro fondamentale delle teorie gravitazionali, la sua misurazione utilizzando diversi metodi di osservazione è fondamentale per ottenere un valore supportato dalla comunità dei fisici', ha aggiunto Fomalont.
Kopeikin e Fomalont hanno lavorato con John Benson della NRAO e Gabor Lanyi del Jet Propulsion Laboratory della NASA. Hanno riportato i loro risultati nel J L'ultimo numero dell'Astrophysical Journal.
Fonte: NRAO