Una lente per le onde gravitazionali

Nella nostra vita quotidiana, consideriamo la gravità come una forza che ci attira sulla Terra e tiene i pianeti in orbita attorno alle loro stelle. Ma la gravità non è una forza, bensì una deformazione dello spazio e del tempo che piega la traiettoria degli oggetti

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Nella nostra vita quotidiana, consideriamo la gravità come una forza: ci attira sulla Terra e tiene i pianeti in orbita attorno alle loro stelle. Ma la gravità non è una forza, bensì una deformazione dello spazio e del tempo che piega la traiettoria degli oggetti. 

Poiché la materia piega lo spazio, può deviare anche il percorso della luce: questo effetto è chiamato lente gravitazionale. Di solito accade quando la luce proveniente da una galassia o da un quasar (nucleo galattico) lontano viene deviata dalla massa di una galassia più vicina lungo il suo percorso verso di noi. La lente gravitazionale può focalizzare la luce, facendo apparire più luminosa una galassia lontana. Ciò finora ci ha permesso di osservare alcune delle galassie più distanti.

La deformazione della materia nello spazio può anche produrre onde gravitazionali, mentre la materia si muove attraverso lo spazio, nello stesso modo in cui un sasso che cade in uno stagno provoca increspatura sulla superficie dell’acqua. La maggior parte di queste increspature gravitazionali sono troppo piccole per essere rilevate, ma possiamo vedere forti onde causate dalle fusioni di buchi neri. Osservando le onde di diverse fusioni, abbiamo confermato che le onde gravitazionali viaggiano alla velocità della luce proprio come previsto dalla relatività generale. E questo significa che la gravità può deviare anche le proprie onde.

Le onde gravitazionali e la luce viaggiano entrambe alla stessa velocità costante nel vuoto. I loro percorsi possono essere deviati poiché questa velocità è limitata. Ci vuole tempo perché le onde percorrano una certa distanza. Quando una galassia o un buco nero deforma il suo spazio circostante, la porzione di un’onda gravitazionale che passa vicino all’oggetto deve coprire un percoso leggermente più lungo rispetto al resto dell’onda, e perciò ci mette più di tempo per raggiungerci.

In sintesi, quando la fusione dei buchi neri provoca un’esplosione di onde gravitazionali, quelle onde potrebbero essere osservate sfruttando l’effetto lente provocato dalla massa di galassia che si interpongono tra noi e la fonte delle onde gravitazionali.

Recentemente un team ha esaminato questo effetto e come potrebbe cambiare l’aspetto degli eventi di onde gravitazionali. Il risultato è stato la formulazione di teorie interessanti. Ovvero, le onde gravitazionali con lente farebbero apparire la sorgente più vicina di quanto non sia in realtà, simile al modo in cui la luce con lente può apparire più luminosa.

Ciò potrebbe avere implicazioni significative per le fusioni gravitazionali che abbiamo osservato da quando gli astronomi stanno usando le loro distanze per misurare la scala e l’espansione dell’universo. Ma il team ha anche scoperto che gli eventi di fusione con lente avrebbero una forma complessiva nettamente diversa, quindi in linea di principio possiamo notare la differenza tra onde gravitazionali con lente e senza lente.

Guardando le fusioni di buchi neri che LIGO e VIRGO hanno rilevato fino ad ora, è stato scoperto che nessuno di loro aveva lenti gravitazionali.

Ci vorrà quindi del tempo prima che si possano davvero studiare le onde gravitazionali con le lenti gravitazionali. Sebbene gli effetti siano chiari, richiederanno osservatori di onde gravitazionali più sensibili per vederli in dettaglio.

Fonte: Universetoday



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