Introduzione

Un team internazionale di ricercatori guidato dall’Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha misurato, con una precisione senza precedenti, il redshift gravitazionale del Sole, un cambiamento di frequenza delle linee dello spettro solare che si produce quando la luce fuoriesce dal campo gravitazionale del Sole in direzione della Terra. Questo lavoro, che verifica una delle previsioni della Relatività Generale di Einstein, sarà pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics.

Gli effetti della Relatività Generale

La Teoria della Relatività Generale, pubblicata da Albert Einstein tra il 1911 e il 1916, ha introdotto un nuovo concetto di spazio e tempo, mostrando che gli oggetti massicci causano una distorsione nello spazio-tempo che viene percepita come gravità. In questo modo, la teoria di Einstein prevede, ad esempio, che la luce viaggia in percorsi curvi in prossimità di oggetti massicci, e una conseguenza è l’osservazione della Einstein Cross, quattro diverse immagini di una galassia lontana che si trova dietro un oggetto massiccio più vicino, e la cui luce è distorta da esso.

Altri effetti ben noti della Relatività Generale sono il cambiamento graduale osservato nell’orbita di Mercurio a causa della curvatura spazio-temporale intorno al Sole “massiccio”, o il redshift gravitazionale, lo spostamento verso il rosso delle linee nello spettro del Sole a causa del suo campo gravitazionale.

Il redshift gravitazionale è un effetto importante per i sistemi di navigazione satellitare come il GPS, che non funzionerebbe se la Relatività Generale non fosse inserita nelle equazioni. Questo effetto dipende dalla massa e dal raggio di un oggetto astronomico, per cui anche se è più grande per il Sole che per la Terra, è comunque difficile da misurare nello spettro solare.

Nel 1920 Einstein scrisse: “Per il Sole, il redshift teorico previsto è di circa due milionesimi della lunghezza d’onda. Se questo effetto esista davvero è una questione aperta e gli astronomi stanno attualmente lavorando duramente per risolverla. Per il Sole, la sua esistenza è difficile da giudicare perché l’effetto è così piccolo“.

La misurazione del redshift gravitazionale del Sole

Per misurarlo, gli scienziati hanno utilizzato le osservazioni dello spettro solare riflesso dalla Luna, ottenute con lo strumento HARPS (High Accuracy Radial-velocity Planet Searcher) utilizzando la nuova tecnologia del pettine di frequenza laser.

Combinando la precisione dello strumento HARPS con il pettine di frequenza laser, siamo stati in grado di misurare con alta precisione la posizione delle linee di ferro nello spettro solare“, spiega Jonay González Hernández, ricercatore Ramón y Cajal della IAC e primo autore dell’articolo. “Questo ci ha permesso di verificare una delle previsioni della Teoria della Relatività Generale di Einstein, il redshift gravitazionale, con una precisione di pochi metri al secondo“.

Nuove misure con il pettine di frequenza laser fissato allo spettrografo ESPRESSO, sui telescopi VLT da 8,2 m, ci permetterebbero di migliorare queste misure“, aggiunge Rafael Rebolo, ricercatore e direttore della IAC e coautore dell’articolo.

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