La relatività passa il test delle onde gravitazionali

CASCINA — La collaborazione Ligo-Virgo-Kagra ha pubblicato un nuovo test della teoria della relatività generale di Einstein, utilizzando il segnale di onde gravitazionali più chiaro mai rilevato fino ad oggi: GW250114. 

In tutti i test, spiegano i ricercatori in una nota, "Le osservazioni corrispondono alle previsioni della teoria". I risultati sono stati pubblicati in un articolo che descrive uno dei test più precisi della teoria della relatività generale di Albert Einstein.

"La chiarezza di questo segnale  -si legge nella nota diffusa da Ligo-Virgo-Kagra -consente di ottenere informazioni molto accurate sull'evento che lo ha generato e sui parametri del segnale stesso. Ciò si era già dimostrato prezioso quando, a settembre, la collaborazione Ligo-Virgo-Kagra aveva pubblicato una ricerca che confermava il teorema dell'area dei buchi neri di Stephen Hawking utilizzando i dati di questo stesso segnale di onde gravitazionali. Questa volta invece GW250114 è stato utilizzato per studiare le previsioni della relatività generale di Einstein, alla ricerca di eventuali deviazioni da essa che potessero suggerire una nuova fisica che va oltre ciò che conosciamo oggi".

Alcuni dei risultati chiave, spiega il team di ricerca internazionale, sono stati ottenuti utilizzando un metodo noto come spettroscopia dei buchi neri. "Quando due buchi neri si fondono, la collisione risuona come una campana, emettendo toni specifici caratterizzati da due numeri: una frequenza oscillatoria e un tempo di smorzamento - ha affermato il fisico della Cornell University Keefe Mitman, coautore dello studio - Se si misura un tono nei dati di una collisione, è possibile calcolare la massa e lo spin del buco nero formatosi nella collisione. Ma se si misurano due o più toni nei dati - cosa che un segnale chiaro come GW250114 consente - ciascuno di essi fornisce effettivamente una misurazione diversa della massa e dello spin, secondo la relatività generale".

"Se queste due misurazioni concordano tra loro, si sta effettivamente verificando la relatività generale -  prosegue Mitman - Ma se si misurano due toni che non corrispondono alla stessa combinazione di massa e spin, si può iniziare a indagare quanto ci si è allontanati dalle previsioni della teoria". GW250114 era abbastanza chiaro da consentire ai ricercatori di misurare due toni e porre limiti su un terzo. Tutti concordano con la relatività generale di Einstein.

"L'idea è che l'analisi delle diverse parti del segnale dovrebbe produrre risultati coerenti se la relatività generale è valida e i nostri modelli sono sufficientemente accurati - ha affermato Jacob Lange dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Torino, altro coautore e analista del progetto - Per GW250114, abbiamo ottenuto un risultato coerente con la Relatività Generale con una precisione senza precedenti. Ciò è stato possibile grazie alla spettacolare intensità di questo segnale. In futuro, questi segnali più forti diventeranno sempre più comuni. Se esistono deviazioni dalla RG, questi segnali saranno la finestra attraverso la quale le scopriremo".

"Queste tecniche offrono uno strumento unico per studiare la gravità nei suoi regimi più estremi, rivelando informazioni dallo spazio-tempo nelle immediate vicinanze di un buco nero. In quanto tali, sono uno strumento prezioso per approfondire una vasta gamma di argomenti di fisica fondamentale attraverso le osservazioni -  ha affermato Vasco Gennari, dottorando presso il Laboratoire des 2 Infinis di Tolosa e analista del progetto - Le future campagne di osservazione con sensibilità più elevate ridurranno ulteriormente le incertezze in queste misurazioni, rafforzando la nostra capacità di convalidare tali test e, per la prima volta, consentendoci di mettere in discussione altre previsioni del programma di spettroscopia dei buchi neri. Questo traguardo corona decenni di ricerca in questo campo, ma resta ancora molto lavoro da fare per caratterizzare appieno questo regime apparentemente semplice".

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