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15/09/19

Einstein suona sempre due volte ***

Un cinguettio indistinto ma della giusta tonalità dà ancora ragione ad Einstein

I buchi neri, secondo la teoria di Einstein, da cui sono stati dedotti, non hanno capelli. Una buffa espressione coniata da Archibald Wheeler, che sta ad indicare il fatto che il nostro "mostro" è caratterizzato da tre soli parametri fisici: la carica elettrica, la massa e il momento angolare. Inoltre, sembra proprio che i buchi neri non posseggano carica elettrica e quindi la loro "calvizie" riduce a soli due parametri la  caratterizzazione: massa e momento angolare. In altre parole, dopo che si è formato, qualsiasi altra informazione diventa "top secret", dato che rimane intrappolata all'interno dell'orizzonte degli eventi. Un grande svantaggio, ma anche un bel vantaggio, dato che poche e giuste misure possono permettere di dedurre quanto sia massiccio e come ruoti.

Fatta questa doverosa premessa, torniamo alle prime determinazioni delle onde gravitazionali, emesse dalla fusione di due buchi neri. Sappiamo benissimo che il segnale ha una caratteristica forma che indica chiaramente le ultime fasi di collisione. Questa vibrazione dello spaziotempo è spesso e volentieri trasformata in segnale acustico, ben sapendo, però, che essa ha a che fare con onde che differiscono totalmente sia da quelle acustiche sia da quelle elettromagnetiche. Tuttavia è molto comodo parlare in termini di "suono" e vedere le ultime fasi di collasso come se fosse un campanello che suona con modalità molto particolari. Il bello è, però, che anche dopo la fusione, mentre si sta formando un nuovo buco nero più massiccio, il campanello guidato dalle onde gravitazionali deve continuare a suonare, anche se in modo più tenue, caratterizzando il nuovo arrivato, ossia dando informazioni sulla sua massa e il suo momento angolare. Ciò è quanto era stato previsto da Einstein.

Oggi, i rilevatori per le onde gravitazionali non sono ancora all'altezza di sentire facilmente il nuovo suono del campanello, ma qualcosa si riesce comunque a fare...

Alcuni ricercatori sono stati in grado di analizzare il segnale di una di queste fusioni e di identificare lo scampanellio previsto da Einstein. In tal modo si è ottenuto un doppio risultato: da un lato si è ottenuta massa e momento del nuovo nato e dall'altra si è avuta la conferma che Einstein aveva ancora una volta ragione: il buco nero non ha capelli e i suoi segnali lo indicano chiaramente permettendo la sua caratterizzazione completa, che è è la stessa trovata con altri metodi.

Gli scienziati del MIT MIT hanno catturato, per la prima volta, scientists have captured the “ringing” of a newly-formed black hole, in the form of gravitational waves, depicted in this artist’s illustration.
Gli scienziati del MIT  hanno catturato, per la prima volta, lo scampanellio di un buco nero appena formatosi, attraverso l'analisi delle onde gravitazionali emesse subito dopo la fusione vera e propria.

I ricercatori si aspettavano qualche anomalia nella teoria di Einstein, qualche segnale che mettesse in discussione la "calvizie" e quindi la teoria di base. E, invece, hanno dovuto ammettere: "Noi ci aspettavamo che la relatività fosse corretta, ma è la prima volta che arriva una conferma in questo  modo. Questo è il primo esperimento che riesce a "testare" direttamente il teorema della mancanza di capelli". Poi, però, mettono le mani avanti (povero Einstein... sempre alla prova) e dicono: "Ciò non significa che i buchi neri non possano avere capelli, ma che questa previsione vive ancora un giorno in più!".

Entrando maggiormente nei particolari, l'evento studiato in dettaglio è quello relativo all'oggetto GW150914 del 9 settembre del 2015, il primo in assoluto (quanto tempo è già passato, accidenti... sembra ieri). Analizzando attentamente lo scampanellio alla fine del segnale vero e proprio di fusione dei due buchi neri si è rilevato un leggero aumento di tonalità, come una specie di cinguettio che è velocemente scomparso. Il cinguettio era proprio quello emesso dal nuovo nato. Sembrava impossibile riuscire a percepire un segnale così tenue, quasi esattamente nel momento della massima emissione delle onde gravitazionali dovute alla fusione, ma la diversa tonalità ha permesso di separare i due campanelli: uno che annunciava una specie di "morte" e uno che annunciava "la nuova vita". Un leggero balbettio, ma più che sufficiente per dare ancora una volta ragione ad Einstein!

Determinata massa e rotazione attraverso questo cinguettio, si è trovata la massa e il momento del nuovo nato in accordo con le misure fatte con sistemi diversi.

Quando LIGO migliorerà la sua risoluzione e sarà affiancato da nuovi e più sofisticati strumenti, si sarà sicuramente in grado di migliorare l'ascolto dei primi vagiti del nuovo nato. E se per caso la tonalità fosse diversa da quella prevista da Einstein la faccenda aprirebbe la strada a nuove eccezionali scoperte, come ad esempio le stelle di bosoni (ad esempio, quelle di quark) o i wormhole, che dovrebbero suonare il campanello in modi diversi.

Staremo a vedere... per il momento possiamo proprio dire che Einstein ha suonato due volte!

Articolo originale QUI

3 commenti

  1. SANDRO

    Enzo, avrei bisogno cortesemente di un chiarimento.

    L'attività di un buco nero non è regolata dal campo magnetico?

    Se si, non dovrebbe essere anch'esso un parametro significativo?

    Grazie.

     

  2. Il campo magnetico che si origina è relativo a ciò che circonda il buco nero, ossia al toro di materia che ruota velocemente attorno al buco nero. Non è una sua caratteristica, ma di ciò che si osserva al fuori di esso come i getti ad altissima velocità che probabilmente sono guidati dal campo magnetico.

  3. Gianni Bolzonella

    Q

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