Le lenti gravitazionali potrebbero funzionare come una rete internet galattica

Poiché le stelle deformano lo spazio intorno a loro per mezzo della gravità deflettendo la luce che passa vicino al bordo, questo effetto potrebbe essere utilizzato come una lente gravitazionale. In questo modo, le lenti gravitazionali possono essere utilizzate per focalizzare le onde radio come una lente di vetro focalizza la luce visibile

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Attualmente comunichiamo con i veicoli spaziali che inviamo nello spazio attraverso le onde radio, in futuro, quando disporremo di veicoli interstellari, invieremo e riceveremo messaggi sfruttando gli effetti delle lenti gravitazionali che verranno utilizzate per focalizzare un segnale radio come una rete internet galattica.

Carl Sagan(1934-1996) uno dei più grandi e più famosi astrofisici statunitensi del XX secolo, per molti anni professore di astrofisica alla Cornell University, pronunciò questa frase: “Il cielo ci chiama. Se non ci distruggiamo, un giorno ci avventureremo verso le stelle”.

Abbiamo già risposto, almeno in parte, a questa chiamata inviando dei veicoli automatici che hanno raggiunto ed esplorato tutti i pianeti del sistema solare.

Alcuni di questi veicoli, pochi a dire il vero, si sono avventurati pochi anni fa nello spazio interstellare. Ma le stelle sono molto più lontane e una volta che avremo lanciato anche dei veicoli interstellari, in gran parte autonomi, dovremo comunicare con loro e in un nuovo studio è stata proposta l’idea di utilizzare le lenti gravitazionali.

Oggi, comunichiamo con con i veicoli spaziali disseminati in tutto il sistema solare per mezzo del Deep Space Network  o Rete dello Spazio Profondo. Questo sistema è composto da una rete internazionale di radiotelescopi che supporta le missioni di esplorazione del sistema solare. Il Deep Space Network o DSN è gestito dal Jet Propulsion Laboratoty (JPL) della NASA.



Il DSN è composto da tre strutture per le comunicazioni da e per lo spazio profondo, posizionate approssimativamente 120° l’una dall’altra: il Goldstone Deep Space Communications Complex situato nel deserto del Mojave, in California; il Madrid Deep Space Communications Complex situato a 50 Kn a ovest di Madrid, Spagna e il Camberra Deep Space Communications Complex situato 40 Kn a sud-ovest di Camberra, Australia.

Le installazioni sono realizzate in zone semi montuose, dove il terreno forma concavità naturali, in modo da limitare al minimo le interferenze. La loro distribuzione attorno al globo consente di comunicare costantemente con i veicoli interplanetari nonostante la rotazione della Terra. La sensibilità di ogni sistema di ricezione, rende il DSN il più potente sistema per le telecomunicazioni scientifiche al mondo.

Probabilmente, entro la fine di questo secolo saremo in grado di lanciare veicoli verso le stelle più vicine e allora avremo bisogno di una rete di comunicazioni interstellare, o se espanderemo a dismisura le nostre capacità dovremo realizzare una rete di comunicazione galattica.

Ora dobbiamo capire come riuscire a realizzarne una. Oggi siamo in grado di inviare potenti segnali radio nello spazio, ma questi tendono a perdere la loro potenza al crescere della distanza, indebolendosi notevolmente a distanze stellari.

Gran parte delle trasmissioni che riusciamo a inviare nello spazio non possono essere rilevate oltre pochi anni luce data la nostra tecnologia attuale.

Per bypassare il problema sono state proposte alcune soluzioni, come ad esempio l’utilizzo di fasci laser focalizzati, ma un nuovo studio ha preso in esame le lenti gravitazionali come metodo di comunicazione interstellare.

Lenti gravitazionali

Le lenti gravitazionali sono un fenomeno prodotto da qualsiasi corpo celeste che con la propria massa deforma lo spaziotempo deviando o distorcendo le radiazioni emesse da un oggetto posto tra la sorgente e l’osservatore. Le radiazioni che vengono deviate comprendono non solo la luce visibile, ma l’intera banda dello spettro elettromagnetico.

L’interazione delle radiazioni con oggetti massicci fu ipotizzata da Albert Einstein. L’ipotesi fu poi confermata dall’astronomo inglese Sir Richard Eddington durante un’eclissi totale di Sole avvenuta il 29 maggio 1919.

Eddington osservò, accanto al bordo del Sole, astri che non si sarebbero dovute vedere, perché in realtà si trovavano dietro la nostra stella.

Secondo quanto dedotto da Einstein nella sua teoria della relatività generale, una stella visibile in prossimità del bordo del Sole avrebbe dovuto comparire in una posizione leggermente più distante dal bordo stesso, in quanto la luce avrebbe dovuto essere deviata dal campo gravitazionale del Sole. La scoperta di Eddington fù una delle prime conferme della teoria di Einstein.

Segnali radio focalizzati dalle lenti gravitazionali

Le onde radio sono un’ottima scelta per le comunicazioni interstellari, sono in grado di trasmettere una buona quantità di informazioni utilizzando una potenza relativamente bassa. 

Questo è il motivo per cui le utilizziamo per  comunicare con le sonde interplanetarie e perché potrebbero essere focalizzate dalle lenti gravitazionali.

Le onde radio presentano però alcuni svantaggi, hanno una lunghezza d’onda lunga e sono difficili da focalizzare in un’unica direzione. 

Siamo in grado di puntare un fascio stretto di luce laser verso una particolare stella, ma non riusciamo a focalizzare un fascio stretto di onde radio. Per poter coprire gli anni luce che ci separano dalle stelle, i segnali radio che invieremo o che riceveremo  dai futuri veicoli interstellari, dovranno essere focalizzati.

Il nuovo studio eseguito da Claudio Maccone ha esaminato come i segnali radio potrebbero essere focalizzati dalle lenti gravitazionali prodotte dalla massa del Sole o dalle stelle a noi più vicine. 

Claudio Maccone è un astronomo del SETI, astrofisico e matematico. Dal 2012 presiede il Comitato Permanente dell’Istituto SETI alla IAF (Internetional Aeronautisc Federation).

Poiché le stelle deformano lo spazio intorno a loro per mezzo della gravità deflettendo la luce che passa vicino al bordo, questo effetto potrebbe essere utilizzato come una lente gravitazionale. In questo modo, le lenti gravitazionali possono essere utilizzate per focalizzare le onde radio come una lente di vetro focalizza la luce visibile.

Lautore dello studio ha effettuato alcuni calcoli sul tipo di larghezza di banda che si potrebbe ottenere tra il Sole e le stelle più vicine come Alpha Centauri e la stella di Barnard.

I risultati  sono incoraggianti, la velocità dei dati potrebbe essere dell’ordine di un kilobit / sec, comparabile alla velocità di trasmissione dei dati delle prime connessioni Internet. Una velocità certamente non eccezionale per gli standard moderni, ma sufficiente per trasmettere immagini e dati da una stella nelle vicinanze del sistema solare.

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