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L’importanza delle anomalie gravitazionali

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Può sembrare strano ma dall’osservazione e dallo studio di alcune anomalie gravitazionali sono stati fatti dei veri e propri balzi in avanti nella conoscenza delle leggi che regolano il nostro Universo, mettendo in discussioni veri e propri paradigmi della fisica.

La prima anomalia gravitazionale che ha rivelato una falla nelle consolidatissime leggi di Newton fu scoperta nel 1859 dall’astronomo Urbain Le Verrier, dell’Osservatorio astronomico di Parigi. Questa anomalia riguardava l’orbita di Mercurio, il pianeta più vicino al Sole. Calcolando la sua precessione complessiva causata dagli altri pianeti, aveva ottenuto una risposta sbagliata: la precessione misurata era più grande di quella che i pianeti avrebbero potuto produrre di circa 0,1 secondi d’arco ogni volta che Mercurio percorreva la propria orbita.

Questo risultato per quanto numericamente modestissimo picconava duramente la legge di Newton dell’inverso del quadrato della distanza. Le Verrier si convinse che questa anomalia gravitazionale potesse essere spiegata soltanto con la presenza di un pianeta ancora sconosciuto che si trovasse ancora più vicino al Sole di Mercurio. Battezzò questo pianeta misterioso Vulcano ma naturalmente ne lui ne nessun altro astronomo riuscì ad individuarlo.

Nel 1890 appariva ormai chiaro che l’intoccabile legge di Newton sull’inverso del quadrato presentava più di una falla, ma ci vorranno ancora 25 anni ed il genio di Einstein per dare una spiegazione sperimentalmente attendibile a questa anomalia gravitazionale. Le leggi relativistiche spiegavano perfettamente questo minuscolo scostamento nel calcolo dell’orbita di Mercurio.

Nel 1933, l’astrofisico del Caltech Fritz Zwicky annunciò di aver scoperto un’enorme anomalia gravitazionale nelle orbite di alcune galassie attorno ad altre. Le galassie in questione si trovavano nell’ammasso della Chioma, un raggruppamento di circa mille galassie situato a circa 300 milioni di anni luce dalla Terra, nella costellazione della Chioma di Berenice.

Basandosi sull’effetto Doppler Zwicky riuscì a stimare la velocità con la quale alcune galassie si muovevano rispetto alle altre e raggiunse il convincimento che soltanto la presenza di una materia sconosciuta, che fu chiamata per l’appunto, “oscura”, dotata di una gravità abbastanza forte, sarebbe stata in grado di tenere insieme l’ammasso stesso.

La terza anomalia che ha aperto un nuovo scenario nel campo dell’astrofisica è stata osservata da uno studio condotto indipendentemente da due distinti gruppi di ricerca nel 1998. Per quella scoperta, i capigruppo (Saul Perlmutter e Adam Reiss, dell’Università della California di Berkeley, e Brian Schmidt, della Australian National University) avrebbero vinto, nel 2011, il premio Nobel per la fisica.

I ricercatori per semplificare grossolanamente scoprirono che l’universo si stava espandendo ad una velocità superiore a quella prevista ed ipotizzarono che questo fenomeno fosse dovuto ad una forma di energia sconosciuta che con la solita fantasia fu ribattezzata “energia oscura”. Questa energia repulsiva causa dell’espansione accelerata dell’universo consentirebbe di mantenere inalterate le leggi relativistiche di Einstein.

Se la causa dell’anomalia è di fatto l’energia oscura (di qualunque cosa possa trattarsi), ne segue che le odierne osservazioni gravitazionali ci dicono che il 68% della massa dell’universo sta nell’energia oscura, il 27% nella materia oscura e solo il 5% in quella materia ordinaria di cui noi, i pianeti, le stelle e le galassie siamo fatti.

Insomma tre casi di anomalie gravitazionali che hanno messo in discussioni collaudate leggi della fisica, aperto nuovi scenari nella composizione e nel funzionamento dell’universo, instillata qualche piccola pulce sulla totale adesione alla realtà delle leggi relativistiche su cui si è basata con grande successo la moderna cosmologia.

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