La teoria della Relatività Generale di Albert Einstein, formulata all’inizio del secolo scorso (per la precisio­ne nel 1915), è stata una delle più sorprendenti teorie scientifiche della storia dell’umanità e ha rivo­luzionato la nostra conoscenza del cosmo. Einstein soppianta il con­cetto classico di forza, che si utiliz­zava nella descrizione della gravità classica elaborata da Newton, e ne rivoluziona i concetti base. Tempo e spazio non sono più enti assolu­ti, ma co-protagonisti negli eventi fisici. Massa ed energia modificano spazio e tempo. La gravità è quindi la manifestazione della curvatu­ra dello spazio-tempo, che a sua volta influenza i percorsi dei corpi, con massa, come pianeti e stelle, oppure senza massa, come i fotoni, i costituenti della luce.

Le predizioni della Relatività Generale

Come qualsiasi teoria fisica che si rispetti la Relatività Genera­le ha risolto un problema che attanagliava le menti di fisici e astronomi. Ha riprodotto esatta­mente l’angolo di precessione del perielio dell’orbita di Mercurio e ha predetto fenomeni ed eventi dei quali si ignorava l’esistenza. Tra le prime intuizioni della Rela­tività Generale, numericamente verificate dalle osservazioni, c’è l’effetto di deflessione della luce a causa della curvatura dello spa­zio-tempo ad opera di un corpo celeste, come una stella. Einstein predice che la posizione appa­rente di una stella (sorgente) che si trovi sul bordo del Sole (lente) dovrebbe essere spostata di circa 1.75 secondi d’arco (un angolo 1000 volte inferiore a quello che sotten­de la Luna nel cielo) rispetto alla sua posizione vera. La teoria della gravitazione classica di Newton pre­diceva un valore esattamente pari alla metà. In quegli anni ci si chie­deva quindi chi avesse ragione e in occasione di una eclissi di Sole, Sir Arthur Eddington, misurò un valore prossimo a quello della predizione della Relatività Generale, dando ragione ad Einstein e alla sua idea rivoluzionaria. Era stata osservata la prima lente gravitazionale, un vero e proprio miraggio creato dalla gravità. A seguire, attraverso la riso­luzione delle complesse equazioni della Relatività Generale è stata anche ipotizzata l’esistenza di corpi celesti con una gravità così inten­sa da trattenere la luce, e che corpi in rotazione producono delle onde che si propagano all’interno del substrato dello spazio-tempo. Stia­mo parlando di buchi neri e onde gravitazionali, osservati un secolo dopo la loro formulazione teorica, fornendo ulteriori decisive conferme della bontà della teoria di Einstein. La Relatività Generale è anche alla base della migliore descrizione che abbiamo del nostro universo, permettendoci di spiegare l’allonta­namento accelerato delle galassie attraverso un modello cosmologico di riferimento nel quale l’universo nasce da un Big Bang e si espande indefinitamente.

Lenti gravitazionali

I miraggi gravitazionali sono diventa­ti sempre più comuni negli ultimi decenni. Inizialmente, il fenomeno è stato osservato all’interno della nostra galassia, dove stelle deflette­vano la luce di altre stelle, sia nella Via Lattea sia in galassie vicine.

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L’articolo è pubblicato in COELUM 273 VERSIONE CARTACEA