La trottola di Einstein

einstein.jpgSin dal 2003, anno della sua scoperta, la PSR J0737-3039, meglio nota come la " pulsar doppia", non smette di stupire gli astrofisici che grazie a dettagliati studi stanno ottenendo conferme importanti alla teoria della Relatività Generale di Einstein.

Nel 2003 Marta Burgay, Nichi D’Amico e Andrea Possenti (appartenenti al Gruppo Pulsar dell’INAF-Osservatorio di Cagliari), insieme a colleghi di nazionalità diverse, firmarono un articolo apparso sulla prestigiosa rivista internazionale Nature (M. Burgay et al., 426, 531; 2003), nel quale era riportata la scoperta dell’oggetto PSR J0737-3039, subito ribattezzato la "pulsar doppia" poiché è l’unico sistema doppio formato da due pulsar (una denominta A e l’altra detta B).

Una pulsar è una stella di neutroni in rapida rotazione e dotata di un campo magnetico intenso; rappresenta ciò che resta dell’evoluzione di una stella con massa di circa 5-10 masse solari. Si tratta di un oggetto compatto, avente una massa pari a circa una volta e mezzo quella del Sole ma confinata in un raggio di soli 10-20 km circa.

All’inizio le pulsar vennero scoperte come sorgenti di onde radio pulsate (da qui il nome stesso di pulsar, acronimo per pulsating radio sources); in seguito vennero rilevate anche in altre bande dello spettro elettromagnetico come l’ottico, raggi X e gamma.

Da subito la "pulsar doppia" ha suscitato un grande interesse da parte della comunità scientifica perché nelle condizioni estreme presenti nel sistema gli effetti previsti dalla teoria della Relatività Generale di Albert Einstein diventano ben evidenti e si possono vedere in pochi anni.

Utilizzando i più potenti radiotelescopi del mondo, infatti, gli astrofisici hanno misurato i parametri chiamati “post-kepleriani”, ovvero: l’avanzamento del periastro, il redshift gravitazionale, il “ritardo temporale di Shapiro” ed il decadimento dell’orbita. Ciascuna pulsar emette fasci di onde radio che sono registrati dai radiotelescopi. Poiché vi è un allineamento del piano orbitale del sistema con la nostra linea di vista a ogni orbita si osserva un’eclisse provocata dal passaggio della pulsar A dietro alla B; questo fenomeno è dovuto alla magnetosfera della pulsar B, una regione nella quale una nube di plasma è intrappolata dal campo magnetico della stessa pulsar.

L’eclisse permette di determinare l’orientamento della pulsar B in quanto i cambiamenti nella geometria del sistema cambiano il modo in cui la radiazione emessa dall’altra pulsar giunge ad uno osservatore terrestre durante l’eclisse. Grazie all’analisi della scomparsa dell’impulso della pulsar A, i ricercatori hanno misurato la precessione geodetica, meglio nota come il “moto a trottola relativistico”, della pulsar B.

Le leggi che lo descrivono sono una conseguenza della Relatività Generale e di recente era stato osservato nei giroscopi, speciali trottole posizionate in orbita attorno alla Terra. Nell’estate del 2008, un gruppo di ricercatori, tra i quali i già citati radioastronomi del Gruppo Pulsar, lo ha notato in PSR J0737-3039 nel quale l’effetto è più ampio di quello misurato vicino alla Terra.

Il lavoro rappresenta la prima conferma sperimentale che la precessione geodetica si manifesta proprio al ritmo previsto dalla Relatività Generale anche nella vicinanza di oggetti celesti dotati di grande massa (la massa totale delle due pulsar è di circa 900000 volte quella del nostro pianeta Terra). Ancora una vittoria per il grande scienziato e la sua Teoria.

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