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    IL REDSHIFT RELATIVISTICO AL CENTRO DELLA VIA LATTEA

    IL REDSHIFT RELATIVISTICO AL CENTRO DELLA VIA LATTEA

    La Teoria della Relatività Generale sostiene che la forza di gravità sia una conseguenza diretta della curvatura dello spazio-tempo prodotta dalle masse. Qualsiasi massa cambia la geometria, e l’entità degli effetti dipende dalla massa, sino alle condizioni estreme nei pressi di un buco nero. Perciò, osservare le zone prossime a un grande buco nero offre le condizioni migliori per studiare tali effetti nel dettaglio.

    Da molti anni, due gruppi di ricerca indagano la regione prossima al buco nero Sgr A* da 4 milioni di masse solari al centro della Via Lattea. L’orizzonte degli eventi di questo mostro non è stato ancora avvistato (a differenza di quello annidato nella galassia M87), ma la sua presenza è denunciata dai movimenti peculiari di una ventina di stelle che lo circondano.

    L’attenzione dei ricercatori è particolarmente rivolta alla stella denominata S2, tra le più vicine a orbitare intorno al buco nero, con un periodo di 16 anni, che ci rivela una velocità orbitale pari a una frazione non trascurabile della velocità della luce.

    Non è permesso alla radiazione visibile squarciare la coltre di nubi di gas e polveri presenti sul piano galattico, perciò tutte le osservazioni di questa minuscola regione del cielo sono eseguite con strumenti operanti nell’infrarosso. Uno di essi è l’Osservatorio Keck in cima al vulcano Mauna Kea alle Hawaii e il suo speciale spettrografo, mediante il quale un team di ricercatori ha osservato e analizzato S2 nel 2018 mentre transitava al periastro (il punto più vicino al buco nero), compiendo misurazioni ogni quattro notti. Altre misurazioni sono state eseguite anche al telescopio infrarosso Gemini e con il telescopio Subaru, sempre alle Hawaii.

    Gli spettri raccolti hanno consentito di studiare il moto della stella a un livello mai raggiunto in precedenza, sulle tre dimensioni, potendo così indagare anche gli effetti della Relatività Generale. Einstein aveva previsto che nei pressi del buco nero i fotoni debbano fare uno sforzo extra per via dell’intenso campo gravitazionale. La loro lunghezza d'onda, quando lasciano la stella, dipende non solo dalla velocità con cui la stella si sta muovendo (effetto Doppler), ma anche dall’energia che impiegano per sfuggire al potente campo gravitazionale del buco nero.

    Questo effetto combinato produce uno spostamento verso il rosso delle righe spettrali. Non siamo ai livelli estremi dell’ombra del buco nero, ma in condizioni più che sufficienti per mostrare gli effetti relativistici anche su un oggetto relativamente più lontano.

    Quello eseguito su S2 è il primo di molti test di Relatività Generale che il team condurrà sulle stelle vicine a Sgr A*. Tra di esse anche la stella S0-102, che è quella con l'orbita più breve tra quelle conosciute, impiegando 11,5 anni per un giro attorno al buco nero, che è distante circa 26 mila anni luce in direzione della costellazione del Sagittario.

    In Figura: mentre S2 si avvicina al buco nero supermassiccio al centro della nostra Galassia, la luce emessa dalla stella perde energia per via del potenziale gravitazionale che ne sposta le righe verso il rosso.

    Giuseppe Donatiello

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