Una conferma della teoria della relatività generale dal più potente lampo gamma mai rilevato

Concetto artistico di lampo gamma (Immagine cortesia Superbossa.com / Alice Donini)
Concetto artistico di lampo gamma (Immagine cortesia Superbossa.com / Alice Donini)

Un articolo pubblicato sulla rivista “Physical Review Letters” riporta una misurazione della costanza della velocità della luce nel vuoto a energie diverse grazie a osservazioni del lampo gamma catalogato come GRB 190114C, il più potente mai osservato. Gli scienzati della Collaborazione MAGIC, che include Istituto nazionale di astrofisica (INAF), l’Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) e numerose università italiane, hanno usato i dati raccolti dai due telescopi MAGIC alle Canarie per indagare in particolare un fenomeno chiamato violazione dell’invarianza di Lorentz finendo per ottenere l’ennesima conferma della teoria della relatività generale di Albert Einstein.

Il 14 gennaio 2019 vari telescopi hanno partecipato all’osservazione multibanda, cioè a frequenze di diverse bande dello spettro elettromagnetico, del lampo gamma GRB 190114C. Quest’evento è stato davvero straordinario anche per gli standard di questi eventi estremamente energetici perché è stato il primo osservato alle energie dei TeraelettronVolt (TeV). Gli strumenti per i raggi gamma hanno rilevato queste emissioni estremamente cariche di energia a vari livelli ma altre emissioni hanno riempito lo spettro e sono state rilevate fino alle onde radio.

Tra gli strumenti al suolo che hanno partecipato alle osservazioni del lampo gamma GRB 190114C ci sono i telescopi MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov), in grado di rilevare anche raggi gamma a energie così elevate. Per questo motivo, sono stati fondamentali nello studio di quest’evento e ora questa nuova ricerca porta il loro contributo anche a una verifica della costanza della velocità della luce nel vuoto a energie diverse. Uno dei problemi della fisica odierna è costituito dalla difficoltà di combinare teoria della relatività e teoria quantistica. Ad esempio, secondo alcune teorie, a grandezze estremamente piccole lo spazio-tempo è un sottile reticolato e non una superficie continua. La conseguenza è che, soprattutto alle frequenze più elevate, potrebbe esserci un’interferenza nella velocità della luce nel vuoto.

I lampi gamma sono ideali per studiare queste teorie perché le loro emissioni provengono da alcuni miliardi di anni luce di distanza, sono estremamente energetiche e a varie frequenze. I ricercatori della Collaborazione MAGIC hanno analizzato i dati registrati in occasione dell’evento GRB 190114C. Il risultato è che non c’è stato alcun ritardo nei tempi di arrivo dei raggi gamma dipendenti dalla loro energia, che è ciò che sarebbe avvenuto se ci fosse una quantizzazione dello spazio-tempo in accordo con le teorie testate.

In sostanza, ciò pone limiti molto rigidi alla gravità quantistica, una conferma di risultati derivanti da precedenti analisi di lampi gamma. È una conferma importante perché la distanza e soprattutto l’energia estremamente elevata dell’evento GRB 190114C offrono maggior precisione nel test. È anche l’ennesima conferma della teoria della relatività generale. In futuro, altri lampi gamma potranno essere esaminati in modo analogo con MAGIC o altri strumenti specializzati.

L'afterglow del lampo gamma GRB 190114C visto da Hubble (Immagine NASA, ESA, and V. Acciari et al. 2019)
L’afterglow del lampo gamma GRB 190114C visto da Hubble (Immagine NASA, ESA, and V. Acciari et al. 2019)

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