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La trottola di Eistein

articolo di Belli Sirio

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Nella scienza, si sa, non si può dare nulla per scontato. Per questo motivo si elaborano continuamente teorie alternative a quelle comunemente accettate, e si cerca di metterle alla prova con esperimenti mirati. Ad esempio, Einstein ha formulato la teoria della relatività generale che spiega le stesse cose già affrontate da Newton e dalla sua forza di gravità, ma le spiega in maniera differente e, per alcuni fenomeni, predice risultati leggermente diversi. Da alcuni decenni i fisici teorici stanno cercando di superare la stessa relatività generale, e sono nate diverse teorie della gravitazione alternative a quella di Einstein. Purtroppo però, non è molto facile verificare quale sia quella che descrive in maniera più appropriata la natura, perché le differenze tra le varie teorie diventano apprezzabili solo quando i campi gravitazionali sono molto più intensi di quelli presenti sulla Terra o sul Sole.

Un "laboratorio naturale" perfetto per questo tipo di ricerche è costituito dalle stelle di neutroni: oggetti estremamente densi (hanno una massa simile a quella del Sole e dimensioni molto ridotte: il loro diametro è di circa 20 km) che noi riveliamo come pulsar grazie alla loro emissione radio. Questa radiazione viene emessa dalla stella lungo la direzione del proprio asse magnetico, che può non coincidere con l'asse di rotazione: in maniera simile a un faro, la radiazione ci colpisce una volta ogni periodo, e noi vediamo la stella lampeggiare, con un periodo a volte inferiore al secondo. Tra le numerose pulsar scoperte, nel 2003 è stata osservata la prima, e finora unica, pulsar doppia, composta cioè di due stelle di neutroni che ruotano una attorno all'altra (con un periodo di rivoluzione di sole due ore e mezzo!), emettendo entrambe onde radio in direzione della Terra.

Nel luglio di quest'anno un gruppo di ricercatori (tra cui l'italiano Andrea Possenti dell'Osservatorio Astronomico di Cagliari) ha annunciato la scoperta del moto "a trottola" di una delle due componenti (chiamate A e B) della pulsar doppia. Grazie al fatto che le due stelle di neutroni giacciono in un piano quasi perfettamente allineato in direzione della Terra, i radioastronomi hanno potuto osservare numerose eclissi, causate dall'assorbimento della radiazione della pulsar A da parte della magnetosfera della pulsar B. Durante l'eclisse, della durata di 30 secondi, si può osservare uno strano fenomeno: la pulsar A appare e scompare con un periodo multiplo rispetto al periodo di rotazione della pulsar B, che sta in primo piano. Questo significa che la magnetosfera della pulsar in primo piano non ha una forma sferica, ma è schiacciata sui poli magnetici, i quali non coincidono con i poli di rotazione: in questo modo ad ogni rotazione della pulsar B, la pulsar A viene eclissata parzialmente (vedi la figura a lato). Osservando 63 eclissi lungo un periodo di 4 anni, gli astronomi sono riusciti a ricostruire la forma della magnetosfera della pulsar in primo piano, scoprendo che l'asse attorno a cui questa ruota non è fisso nel tempo, ma ruota esso stesso. Questo moto prende il nome di precessione, ed è lo stesso che si può osservare nelle trottole quando perdono velocità e cominciano ad "oscillare" continuando a ruotare.

Il fatto straordinario è che il moto di precessione di una stella di neutroni in un sistema binario non è previsto dalla fisica classica, mentre la teoria della relatività generale non solo lo prevede, ma riesce anche a calcolarne il valore, che è consistente con quello osservato dal team di astronomi. Questa è la prima verifica della teoria di Einstein in un campo gravitazionale così intenso, e permetterà in futuro di effettuare test molto accurati su quelle teorie che volessero superare la relatività generale.


 
Ricostruzione fa...
Ricostruzione fa...

La pulsar B, in ...
La pulsar B, in ...

 
osservatorio
Questo articolo è stato pubblicato sul giornalino Pulsar (numero 25, anno 2008)

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