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I buchi neri girano e la relatività è alle stelle!

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I buchi neri girano e la relatività è alle stelle!

Messaggio Da Ken-Scienza il Lun Feb 28, 2011 4:59 pm

Il team di ricercatori internazionali guidato da Fabrizio Tamburini dell’Università di Padova fornisce la prova della rotazione dei buchi neri. Robert Williams, uno dei maggiori astrofisici mondiali, commenta “Queste sono le conferme teoriche che guidano le scoperte fondamentali nella Fisica Moderna”.
La Relatività Generale di Einstein è, a oggi, la teoria più completa della gravitazione capace di descrivere in modo completo ed elegante il moto dei corpi celesti e la struttura dell’Universo. Dall’anno della sua formulazione, il 1916, non capita spesso di scoprire un nuovo fenomeno che, non solo permette di verificare ulteriormente la teoria, ma promette anche di diventare un nuovo test per l’astrofisica. Questo è il risultato del lavoro, appena pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Physics domenica 13 Febbraio 2011, dal team di ricercatori internazionali guidato da Fabrizio Tamburini dell’Università di Padova. Secondo i risultati teorici e numerici un buco nero rotante causerebbe una torsione nella luce che vi passa accanto, generando delle vorticità nei fotoni. Questo fenomeno permetterebbe di evidenziarne il moto di rotazione e aiuta a risolvere questioni astrofisiche d’avanguardia come quelle legate ai buchi neri supermassicci all’interno delle galassie o dei nuclei galattici attivi. Questi risultati spalancano nuovi orizzonti a nuovi test osservativi della relatività generale e dei fenomeni quantistici della gravitazione legati alla radiazione di Hawking, ma prima di questo, la torsione della luce apre la strada a nuove eccitanti possibilità nel campo della fisica dei buchi neri.


Nella figura: Fotoni emessi da un disco di accrescimento
Nella figura i fotoni emessi da un disco di accrescimento intorno a un buco nero rotante trasportano fotoni con vorticità, con momento angolare orbitale.I moderni telescopi sono in grado di rilevare questa forma di luce intrecciata con strumenti olografici in fase di progettazione sperimentale dallo stesso gruppo di ricerca guidato da Fabrizio Tamburini. Dallo spettro di vorticità della luce che passa vicino a un buco nero o da quella emessa dal suo disco di accrescimento si può dedurre il tasso di rotazione del buco nero e provare la validità della relatività generale in regimi finora non testati.



Le considerazioni sulla scoperta (clicca sullo spoiler):

Spoiler:
«Questo lavoro – dice Fabrizio Tamburini – è il frutto di più di un anno di collaborazione internazionale fra 4 ricercatori, due dei quali ancora precari, che hanno fuso competenza di Relatività, Astronomia, Ottica Quantistica e Astrofisica. Le nostre equazioni e le simulazioni numeriche di Relatività Generale dimostrano che un buco nero in rotazione genera delle vorticità nella luce che gli passa accanto. Questo permetterà di risolvere problemi fondamentali dell’astrofisica come spiegare la natura dei buchi neri al centro delle galassie e diventare un nuovo test per determinare la correttezza della Relatività Generale stessa. Il prossimo passo si spera possa essere quello di passare alla fase sperimentale, fondi permettendo».
«Ci sono pochi esempi - dice il relativista Martin Bojowald della Pennsylvania State University - che hanno segnato un progresso nel test della teoria e nell’astrofisica diventando delle pietre miliari come promette di essere questa unione di Relatività Generale e Ottica Quantistica. Uno è la lente gravitazionale, considerata dallo stesso Einstein inizialmente come una curiosità, ma diventata invece fondamentale per esplorare la struttura su grande scala dell'universo, seguono le onde gravitazionali, rilevate solo indirettamente da Hulse e Taylor, entrambi Nobel nel 1993, e il ritardo di Shapiro, formulato nel 1964, altra scoperta entrata nel club esclusivo dei test classici della relatività generale. Anche se incompleto - continua Bojowald nella rubrica News & Views di Nature Physics - questo elenco illustra un trend lento, seppur costante, di progressi nell’impegnativo e tuttora importante campo della relatività generale. È quindi stata una sorpresa quando Tamburini e il suo team, scrivendo l’articolo in questo numero di Nature Physics, annunciano di aver trovato un nuovo effetto relativistico che ha il potenziale di fornire la prova diretta della rotazione dei buchi neri. Come una novità nella ricerca sulla relatività generale, e fedele al corrente spirito dei tempi, il nuovo effetto è stato scoperto e messo in evidenza mediante esperimenti numerici».
Saul Teukolsky, della Cornell University, ha affermato che «questo lavoro descrive un approccio completamente nuovo per misurare la rotazione dei buchi neri come quello al centro della nostra Galassia. Forse, persino più importante, in combinazione con altre misure può portare a confermare che la geometria attorno al black hole è davvero la geometria prevista dalla Relatività Generale. Questo lavoro rappresenta uno sviluppo davvero eccitante».
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