Effetti relativistici per le stelle che orbitano attorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea

Concetto artistico delle orbite di stelle vicine al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea (Immagine ESO/M. Parsa/L. Calçada)
Concetto artistico delle orbite di stelle vicine al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea (Immagine ESO/M. Parsa/L. Calçada)

Un articolo pubblicato sulla rivista “The Astrophysical Journal” descrive un’analisi dei moti di stelle che orbitano attorno al buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, in particolare quella conosciuta come S2. Un team di astronomi ha applicato una nuova tecnica di analisi a osservazioni condotte in passato con il Very Large Telescope (VLT) dell’ESO in Cile e altri telescopi concludendo che quelle orbite risentono degli effetti previsti dalla teoria della relatività generale di Albert Einstein.

Il buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea, Sagittarius A* o semplicemente Sgr A*, ha una massa stimata attorno ai 4 milioni di masse solari. Attorno ad esso ci sono alcune stelle che hanno una velocità elevatissima all’interno del potentissimo campo gravitazionale di Sgr A*, caratteristiche che secondo la prima autrice dell’articolo Marzieh Parsa rendono quell’area una sorta di laboratorio spaziale dove è possibile condurre verifiche della teoria della relatività generale.

I dati raccolti nel corso di 20 anni dal VLT hanno permesso di ricostruire con precisione adeguata l’orbita della stella S2, la cui massa è circa 15 volte quella del Sole. La precisione è fondamentale per stabilire se essa è influenzata da effetti relativistici perché essi sono quasi impercettibili. Il periodo orbitale di S2 è di circa 15,6 anni terrestri a una velocità che raggiunge circa il 2% di quella della luce.

Il confronto tra i calcoli dell’orbita della stella S2 secondo la fisica classica di Isaac Newton e quelli secondo la fisica relativistica di Albert Einstein ha indicato la presenza di effetti relativistici. I calcoli hanno permesso anche di calcolare con maggiore precisione la massa di Sgr A* in circa 4,2 milioni di masse solari e la sua distanza dalla Terra in quasi 27.000 anni luce.

Questo studio è certamente interessante ma rappresenta una delle moltissime verifiche della teoria della relatività offerte in quasi un secolo. La curvatura della luce delle stelle da parte del Sole venne fotografata nel 1919 dall’astronomo Arthur Eddington durante un’eclissi solare. Tuttavia, lo studio dell’area attorno a Sagittarius A* è parte di un programma più ampio di osservazioni del centro della Via Lattea che riguarda sia il buco nero supermassiccio che le stelle che gli orbitano attorno.

A questo scopo, l’ESO ha installato lo strumento GRAVITY sul VLT e la prima osservazione avvenuta con successo è stata annunciata nel giugno 2016. Esso permetterà di misurare le orbite di S2 e delle altre stelle che orbitano attorno a Sagittarius A* con una precisione maggiore permettendo di studiare un ambiente davvero estremo e se c’è un luogo dove possono essere scoperte deviazioni dalle leggi fisiche che conosciamo è proprio vicino a un buco nero supermassiccio.

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