15/10/22

Una precessione rapidissima **

Questo articolo è inserito nella pagina d'archivio Einstein ha sempre ragione (o quasi)

 

Una delle conseguenze della relatività generale è quella di causare una precessione dell'orbita di un oggetto che rivolve attorno a un altro (QUI). Ne avevamo dato una spiegazione molto semplificata, dato che per descrivere il risultato finale si dovrebbe entrare a fondo nella teoria di Einstein.

Questo fatto ha spiegato l'anomalia riscontrata dalla precessione orbitale di Mercurio, una delle prove fondamentali della correttezza della teoria della relatività. Nel caso di Mercurio, tuttavia, siamo di fronte a campi gravitazionali ridicoli e l'effetto è estremamente piccolo. Così come gli effetti sono ancora "modesti" per stelle che orbitano attorno a buchi neri. E' molto meglio cercare questi effetti quando diventano veramente macroscopici come, ad esempio, in una coppia di stelle di neutroni in fase di unione.

Ciò è stato ottenuto e si è riscontrato che il periodo di precessione più corto era di circa 75 anni. L'ideale sarebbe stato, però, osservare questo effetto proprio dove il campo gravitazionale distorce lo spaziotempo in modo ancora più grande, ossia in una coppia di buchi neri che stiano per fondersi tra di loro. Fino a pochi anni fa, l'impresa sarebbe stata impossibile, ma non più oggi, quando sono stati osservate circa 80 sorgenti di onde gravitazionali e molte di loro soro proprio relative a coppie di buchi neri con masse pari a parecchie decine di volte quella del nostro Sole.

Il tutto, però, è condensato in poche frazioni di secondo, quelle in cui i due oggetti sono ormai nell'ultima fase di fusione. Come fare a leggere una precessione in quei pochi attimi? Beh... sarebbe  possibile solo se il periodo di precessione fosse confrontabile. Uno studio accurato svolto su GW 200129 sembra proprio aver dimostrato che questo è ciò che capita. Si stima che rispetto alle stelle di neutroni l'effetto finale sia circa 10 miliardi di volte più grande. Un caso o la norma? Si è solo all'inizio di una visione veramente mostruosa della deformazione spaziotemporale. Ovviamente, una rilevazione delle onde sempre più precisa sarà necessaria per leggere quanto sia capace di fare uno stropicciamento così macroscopico. Immaginiamoci  un buco nero che ruota sempre più stretto attorno a un fratello, su un'orbita che precede  a ritmo confrontabile con il periodo di rivoluzione. Altro che fantascienza!

La figura che segue (prendiamola solo come concetto qualitativo) ci mostra che il segnale delle onde gravitazionali si può  decomporre in due armoniche di cui la (1) è quella causata dalla precessione orbitale. Non andiamo oltre, dato che la faccenda è tutt'altro che semplice nella sua descrizione.

Fonte: Mark Hannam et al., Nature, 2022.

Articolo originale QUI

3 commenti

  1. Guido

    Sempre più intrigante, l'Universo.

  2. Guido

    Se leggo correttamente la figura mi pare che si possa apprezzare bene l'incremento di ampiezza dell'armonica relativa alla precessione orbitale man mano che ci si avvicina all'istante della fusione (t=0.00), variazione connessa all'entità della deformazione dello s-t indotta dall'onda gravitazionale.

  3. sembrerebbe proprio di sì...

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