La Teoria della Relatività Generale, proposta da Albert Einstein, risuona ancora oggi e gli scienziati continuano a cercare di testarla per convalidarla o confutarla definitivamente. E recentemente, la teoria è stata sottoposta a uno dei test più importanti mai condotti fino ad oggi.
Un gruppo di numerosi astronomi ha mappato la distribuzione di quasi sei milioni di galassie in 11 miliardi di anni dell'Universo. E indovinate un po': le previsioni della teoria di Einstein coincidono perfettamente con ciò che hanno scoperto.
Modello web cosmico (Immagine: Springel et al., Virgo Consortium)
Cosa hanno scoperto gli scienziati sull’Universo?
Secondo i ricercatori, il modo in cui la gravità raggruppa queste galassie contro l'attrazione esterna dell'espansione dell'Universo e il modo in cui questo raggruppamento evolve nel tempo è in linea con quanto proposto da Einstein nel XX secolo.
Questo test è considerato il più grande della Teoria della Relatività Generale mai effettuato, poiché copre buona parte dei 13,8 miliardi di anni dell'Universo. Ciò significa che la teoria del fisico tedesco è coerente sia sulla scala più grande che su quella più piccola.
La cosmologa Pauline Zarrouk, del Centro nazionale francese per la ricerca scientifica, sottolinea la necessità di test più specifici su larga scala. “La relatività generale è stata testata molto bene sulla scala dei sistemi solari, ma dobbiamo anche verificare se la nostra ipotesi funziona su scale molto più grandi”.
“Studiare il tasso di formazione delle galassie ci permette di testare direttamente le nostre teorie, e finora ci stiamo allineando con ciò che la relatività generale prevede su scala cosmologica”, continua.
Quello che sappiamo finora della gravità
- Proprio come sul nostro pianeta, la gravità gioca un ruolo vitale nel funzionamento dell’Universo;
- Ad oggi, gli scienziati non sono riusciti a scoprire di cosa si tratta o perché è così, ma è noto che:
- Gli oggetti dotati di massa solitamente attraggono altri nella stessa condizione;
- La forza di attrazione è direttamente proporzionale alla massa;
- Cambia la geometria dello spaziotempo attorno a una massa.
- Inoltre, la gravità è una sorta di “collante” che unisce l’Universo, il quale è ricoperto da grandi filamenti di campi gravitazionali provenienti dalla materia oscura, formando una sorta di rete;
- La maggior parte della materia dell'Universo è distribuita tra questi fili e nodi della rete.
Queste domande sono affrontate dalla teoria di Einstein, tuttavia, come Avviso scientificoè importante trovare eventuali difetti in esso, poiché ciò potrebbe risolvere alcuni problemi, come le discutibili differenze tra la meccanica quantistica e la fisica classica. In questo modo i ricercatori continuano a “forzare” e “stressare” il più possibile la teoria, attraverso test applicati all’Universo su varie scale.
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La simulazione mostra come la regolazione della gravità cambia la distribuzione delle galassie nell'Universo (Immagine: Collaborazione Claire Lamman e Michael Rashkovetskyi/DESI)
Come si svolge la grande prova
Nel caso di questo test di grandi dimensioni, gli scienziati hanno utilizzato lo strumento spettrale dell’energia oscura (DESI). È guidato dal Lawrence Berkeley National Laboratory e gestito da un enorme gruppo di collaborazione internazionale, che ha mappato l’Universo osservabile con l’obiettivo di svelarne i misteri.
DESI è operativo dal 2019 e gli ultimi risultati ottenuti dal team si basano su un'analisi dettagliata del primo anno di dati raccolti dal dispositivo.
Da lì è stata effettuata un'indagine completa di 5,7 milioni di galassie e quasar esistenti durante l'esistenza dell'Universo. La sua crescita, evoluzione e distribuzione nel cosmo sono state mappate per 11 miliardi di anni.
Basandosi sulla Teoria della Relatività Generale, tentarono di prevedere la crescita e la distribuzione della rete, scoprendo così che l'Universo attuale si comporta come indica la teoria di Einstein e su scala gigantesca.
Sulla stessa linea di ragionamento, all'inizio del mese, è stato pubblicato un articolo che misurava il tasso di espansione dell'Universo basandosi sui resti cosmici delle onde acustiche, congelate quando si dissipò la nebbia di atomi che riempiva l'Universo nei suoi primi giorni.
Ora, il team di collaborazione spera che la ricerca in corso possa continuare ad espandere la nostra conoscenza sull’evoluzione dell’Universo e continuare a scoprire le forze misteriose responsabili di guidare questa evoluzione e la sua espansione.
Il fisico Dragan Huterer, dell'Università del Michigan (USA), spiega che “questa è la prima volta che DESI osserva la crescita della struttura cosmica. Stiamo mostrando una straordinaria nuova capacità di sondare la gravità modificata e migliorare i vincoli sui modelli di energia oscura. E questa è solo la punta dell’iceberg”.
E non solo: i risultati appena ottenuti hanno imposto restrizioni sul limite superiore della massa del neutrino, una particella così misteriosa che non è possibile (almeno fino ad oggi) pesarla con la dovuta precisione.
DESI è installato al Mayall Telescope, in Arizona (USA)(Immagine: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Sparks)
Fase attuale della ricerca
I ricercatori stanno attualmente analizzando più dati. In questo caso, i primi tre anni di informazioni raccolte dal DESI. Una volta che lo strumento avrà completato il suo lavoro, si stima che avrà raccolto dati da più di 40 milioni di galassie e quasar.
Alcuni dei misteri chiave che la coalizione spera che queste informazioni svelino sono la natura della materia oscura, l’oggetto invisibile che genera gravità extra nell’Universo e, nel caso dell’energia oscura, l’oggetto invisibile che guida l’espansione variabile e accelerata dell’Universo. Universo.
Secondo il fisico Mark Maus, del Lawrence Berkeley National Laboratory e dell’Università della California, Berkeley (USA), “la materia oscura costituisce circa un quarto dell’Universo e l’energia oscura un altro 70%. Non sappiamo davvero cosa siano. L’idea di poter fotografare l’Universo e rispondere a queste grandi e fondamentali domande è strabiliante”.
I risultati degli scienziati sono elencati in tre documenti sul server di prestampa arXiv e saranno sottoposti a revisione paritaria.
Cosa dice la Teoria della Relatività Generale
La Teoria della Relatività Generale è stata proposta da Albert Einstein nel 1915 ed è supportata da diverse ipotesi che espandono la Teoria della Relatività Speciale, sempre di Einstein. Parla anche della Legge di Gravitazione Universale di Isaac Newton.
Prevede, ad esempio, che i raggi luminosi delle stelle più lontane si pieghino mentre passano vicino al Sole, cosa già confermata dalla scienza. Copre l'accelerazione dei corpi ed è valido per sistemi di riferimento che presentano accelerazione.
È noto anche per la sua “bellezza” matematica e continua ad essere costantemente testato dai ricercatori, ma ha fatto luce su molti dubbi esistenti sull’Universo.
Il post Einstein: la teoria della relatività generale e il suo test più importante fino ad oggi è apparso per la prima volta su Olhar Digital.