Svelata la prima misura della velocità di gravità

Di Hazel Muir

La velocità della gravità è stata misurata per la prima volta. L’esperimento dimostra che la gravità viaggia alla velocità della luce, il che significa che la teoria generale della relatività di Einstein ha superato un altro test a pieni voti.

Ed Fomalont del National Radio Astronomy Observatory di Charlottesville, Virginia, e Sergei Kopeikin dell’Università del Missouri di Columbia hanno effettuato la misurazione, con l’aiuto del pianeta Giove.

“Siamo diventati le prime due persone a conoscere la velocità della gravità, una delle costanti fondamentali della natura”, dicono gli scienziati in un articolo sull’edizione cartacea di New Scientist. Una conseguenza importante del risultato è che pone dei limiti alle teorie dei “mondi di brana”, che suggeriscono che l’universo ha più dimensioni spaziali delle tre familiari.

John Baez, un fisico dell’Università della California a Riverside, commenta: “Einstein vince ancora una volta”. Aggiunge che qualsiasi altro risultato sarebbe stato uno shock.

Si può leggere il resoconto di Fomalont e Kopeikin sul loro esperimento unico in un articolo esclusivo e completo nel prossimo numero di New Scientist stampato, in vendita dal 9 gennaio.

Isaac Newton pensava che l’influenza della gravità fosse istantanea, ma Einstein ipotizzò che viaggiasse alla velocità della luce e lo inserì nella sua teoria generale della relatività del 1915.

La gravità alla velocità della luce significa che se il Sole scomparisse improvvisamente dal centro del sistema solare, la Terra rimarrebbe in orbita per circa 8,3 minuti – il tempo che la luce impiega per viaggiare dal Sole alla Terra. Poi, improvvisamente senza gravità, la Terra si allontanerebbe nello spazio in linea retta.

Ma l’ipotesi della gravità alla velocità della luce è stata messa sotto pressione dalle teorie del mondo delle brane, che suggeriscono l’esistenza di dimensioni spaziali extra arrotolate molto piccole. La gravità potrebbe prendere una scorciatoia attraverso queste dimensioni extra e quindi sembrare viaggiare più veloce della velocità della luce – senza violare le equazioni della relatività generale.

Ma come si può misurare la velocità della gravità? Un modo sarebbe quello di rilevare le onde gravitazionali, piccole increspature nello spazio-tempo che si propagano da masse in accelerazione. Ma nessuno è ancora riuscito a farlo.

Kopeikin ha trovato un altro modo. Rielaborò le equazioni della relatività generale per esprimere il campo gravitazionale di un corpo in movimento in termini di massa, velocità e velocità di gravità. Se si potesse misurare il campo gravitazionale di Giove, conoscendo la sua massa e la sua velocità, si potrebbe calcolare la velocità di gravità.

Onde fluttuanti

L’opportunità di fare questo si è presentata nel settembre 2002, quando Giove è passato davanti a un quasar che emette onde radio luminose. Fomalont e Kopeikin hanno combinato le osservazioni di una serie di radiotelescopi sulla Terra per misurare il cambiamento apparente della posizione del quasar quando il campo gravitazionale di Giove ha piegato le onde radio di passaggio.

Da questo hanno dedotto che la gravità si muove alla stessa velocità della luce. La loro cifra effettiva era di 0,95 volte la velocità della luce, ma con un ampio margine di errore di più o meno 0,25.

Il loro risultato, annunciato martedì ad un incontro della Società astronomica americana a Seattle, dovrebbe aiutare a restringere il possibile numero di dimensioni extra e le loro dimensioni.

Ma gli esperti dicono che la prova indiretta che la gravità si propaga alla velocità della luce era già schiacciante. “Sarebbe rivoluzionario se si misurasse che la gravità non si propaga alla velocità della luce – eravamo praticamente certi che dovesse farlo”, dice Lawrence Krauss della Case Western Reserve University di Cleveland, Ohio.