Qui sotto è riportato l’articolo pubblicato sul mensile “La Piazza” nel numero di Aprile 2016 (Anno XIII – Numero 4), consultabile in questa pagina web.

In natura conosciamo 4 forze: la nucleare forte, la debole, le interazioni di Coulomb e di Newton. Mentre la forza elettrostatica è contraddistinta da cariche opposte che si neutralizzano a vicenda, la gravità è l’unica energia che non si annulla mai, al contrario si somma sempre, proprio per questo è importante. Infatti esplica sempre la sua influenza, le masse non si stancano mai di attrarsi, e questo fa crescere i corpi celesti e plasma le masse stellari, insomma è il “motore dell’universo” e lo “scultore della materia”.

Come è possibile che la gravità si propaghi nel vuoto? Qui si inserisce il concetto di campo gravitazionale: una massa, così come una carica elettrica, crea intorno a se un campo di influenza. Da qui derivano le leggi della meccanica newtoniana, ma allora perché c’è bisogno di Einstein? Le leggi di Newton interpretano perfettamente gli eventi a bassa velocità, ma vicino la velocità della luce serve la relatività generale, secondo cui la gravità è una manifestazione della curvatura dello spazio-tempo. Einstein dice che l’enorme massa del sole curva lo spazio intorno a se, così come farebbe una biglia di piombo adagiata su un cuscino, questa deformazione dello spazio-tempo forza gli altri corpi a muoversi intorno al sole come fossero in un imbuto. Quindi i corpi nello spazio non si muovono su linee rette, ma su orbite geodetiche (curve).

La presenza di una massa curva lo spazio, ma la luce viaggia nello spazio, e quindi anche questa segue linee curve. Durante un eclissi solare, Eddington dimostra che la posizione delle stelle nel cielo è diversa: le stelle risultano più lontane proprio perché la loro luce passando vicino al sole ha deviato leggermente. Anche il tempo varia, non scorre allo stesso modo in punti diversi del campo gravitazionale, più ci si allontana dal campo più il tempo scorre veloce, infatti la materia crea una deformazione di tutta la trama spazio-tempo. Ad esempio, per fornirci le giuste coordinate gps i satelliti considerano già questo fattore, infatti per loro il tempo non scorre come fossero posizionati sulla terra, e servono le correzioni previste dalla teoria della relatività generale di Einstein.
Se si lancia un oggetto nel cielo ad una velocità maggiore della velocità di fuga (11 km/s per la terra), questo vince la forza di gravità e si allontana dal pianeta. Ora si immagini un luogo nel quale la velocità di fuga è superiore alla velocità della luce, da quella zona nulla può più sfuggire: si tratta di un buco nero! Esiste davvero? Dopo la recente rilevazione delle onde gravitazionali abbiamo la prova che è reale. Si pensi che per diventare un buco nero la massa della terra dovrebbe essere concentrata in una biglia di un centimetro (raggio di Schwarzschild).

Il big bang ha prodotto solo delle particelle elementari, come idrogeno ed elio, tutti gli altri elementi sono stati costruiti dal lavoro instancabile delle stelle, che sono delle proprie e vere fucine, infatti l’elevata pressione dell’attrazione gravitazionale avvia fusioni termonucleari, le quali irradiano enormi quantità d’energia che equilibra la forza di gravità. Quando però il combustibile finisce, la radiazione termica non riesce più a bilanciare la forza di gravità, la massa stellare collassa all’interno, rimbalza sul pesante nucleo ferroso e disperde tutti i composti prodotti nell’universo attorno, compreso il carbonio dal quale è nata la vita sulla terra. Allora possiamo dire di essere polvere di stelle e figli delle stelle. Durante il collasso del corpo celeste, se la massa entra nel raggio di Schwarzschild, la natura può riuscire a formare un buco nero, dal quale nulla può più uscire. In questi casi il raggio di curvatura dello spazio-tempo di Einstein produce un pozzo senza fondo, un imbuto infinito, ossia una singolarità, una zona di cui non abbiamo ancora compreso le leggi fisiche. Se un astronave gira intorno ad un buco nero, mentre sulla terra possono essere trascorsi pochi mesi, per gli astronauti potrebbero essere passati centinaia di anni, poiché vicino ad un forte campo gravitazionale il tempo rallenta enormemente. Lo spazio-tempo è assimilabile ad un mezzo in cui si trasmettono le onde, e le increspature di uno specchio d’acqua sono assimilabili alle perturbazioni dello spazio-tempo create dal movimento della materia.

Ogni volta che è stata aperta una nuova finestra abbiamo trovato grandi sorprese, come Galileo con il telescopio ha scoperto le lune di Giove, con i raggi cosmici si sono scovati i muoni, con le onde radio le pulsar, con i raggi X le stelle binarie, con i raggi gamma le esplosioni GRB, ed ora con l’interferometro laser abbiamo rilevato le onde gravitazionali: il bello è appena iniziato!

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