Il team di ricercatori internazionali guidato da Fabrizio Tamburini dell’Università di Padova fornisce la prova della rotazione dei buchi neri. Robert Williams, uno dei maggiori astrofisici mondiali, commenta “Queste sono le conferme teoriche che guidano le scoperte fondamentali nella Fisica Moderna”. La Relatività Generale di Einstein è, a oggi, la teoria più completa della gravitazione capace di descrivere in modo completo ed elegante il moto dei corpi celesti e la struttura dell’Universo. Dall’anno della sua formulazione, il 1916, non capita spesso di scoprire un nuovo fenomeno che, non solo permette di verificare ulteriormente la teoria, ma promette anche di diventare un nuovo test per l’astrofisica. Questo è il risultato del lavoro, appena pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Physics domenica 13 Febbraio 2011, dal team di ricercatori internazionali guidato da Fabrizio Tamburini dell’Università di Padova.

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Rivoluzionaria scoperta in astrofisica relativistica
Astronomia Comunicati stampa * Italiano
Inviato da unipd il Mer, 16/02/2011 - 19:54
il team di ricercatori internazionali guidato da Fabrizio Tamburini dell’Università di Padova fornisce la prova della
rotazione dei buchi neri. Robert Williams, uno dei maggiori astrofisici mondiali, commenta “Queste sono le
conferme teoriche che guidano le scoperte fondamentali nella Fisica Moderna”.
La Relatività Generale di Einstein è, a oggi, la teoria più completa della gravitazione capace di descrivere in modo
completo ed elegante il moto dei corpi celesti e la struttura dell’Universo. Dall’anno della sua formulazione, il
1916, non capita spesso di scoprire un nuovo fenomeno che, non solo permette di verificare ulteriormente
la teoria, ma promette anche di diventare un nuovo test per l’astrofisica. Questo è il risultato del lavoro,
appena pubblicato sulla prestigiosa rivista Nature Physics domenica 13 Febbraio 2011, dal team di ricercatori
internazionali guidato da Fabrizio Tamburini dell’Università di Padova.
Secondo i risultati teorici e numerici di Fabrizio Tamburini, Dipartimento di Astronomia dell’Università di
Padova, Bo Thidé dello Swedish Institute of Space Physics di Uppsala, Gabriel Molina-Terriza, QSciTech and
Department of Physics and Astronomy dell’australiana Macquarie University, e Gabriele Anzolin, ICFO - Institut
de Ciències Fotòniques del Parc Mediterrani de la Tecnologia di Barcellona, un buco nero rotante causerebbe
una torsione nella luce che vi passa accanto, generando delle vorticità nei fotoni. Questo fenomeno
permetterebbe di evidenziarne il moto di rotazione e aiuta a risolvere questioni astrofisiche d’avanguardia come
quelle legate ai buchi neri supermassicci all’interno delle galassie o dei nuclei galattici attivi.
«Questo lavoro – dice Fabrizio Tamburini – è il frutto di più di un anno di collaborazione internazionale fra 4
ricercatori, due dei quali ancora precari, che hanno fuso competenza di Relatività, Astronomia, Ottica Quantistica
e Astrofisica. Le nostre equazioni e le simulazioni numeriche di Relatività Generale dimostrano che un buco nero
in rotazione genera delle vorticità nella luce che gli passa accanto. Questo permetterà di risolvere problemi
fondamentali dell’astrofisica come spiegare la natura dei buchi neri al centro delle galassie e diventare un nuovo
test per determinare la correttezza della Relatività Generale stessa. Il prossimo passo si spera possa essere
quello di passare alla fase sperimentale, fondi permettendo».
Tantissimi sono stati i commenti alla scoperta del team di Tamburini, secondo Robert Williams dello Space
Telescope Science Institute, esperto di fama mondiale e presidente dell’Unione Astronomica Internazionale,
«queste sono conferme teoriche che guidano le scoperte fondamentali nella Fisica Moderna, ora bisogna passare
alla fase sperimentale al più presto».
«Ci sono pochi esempi - dice il relativista Martin Bojowald della Pennsylvania State University - che hanno
segnato un progresso nel test della teoria e nell’astrofisica diventando delle pietre miliari come promette di essere
questa unione di Relatività Generale e Ottica Quantistica. Uno è la lente gravitazionale, considerata dallo stesso
Einstein inizialmente come una curiosità, ma diventata invece fondamentale per esplorare la struttura su grande
scala dell'universo, seguono le onde gravitazionali, rilevate solo indirettamente da Hulse e Taylor, entrambi Nobel
nel 1993, e il ritardo di Shapiro, formulato nel 1964, altra scoperta entrata nel club esclusivo dei test classici della
relatività generale. Anche se incompleto - continua Bojowald nella rubrica News & Views di Nature Physics -
questo elenco illustra un trend lento, seppur costante, di progressi nell’impegnativo e tuttora importante campo
della relatività generale. È quindi stata una sorpresa quando Tamburini e il suo team, scrivendo l’articolo in
questo numero di Nature Physics, annunciano di aver trovato un nuovo effetto relativistico che ha il potenziale di
fornire la prova diretta della rotazione dei buchi neri. Come una novità nella ricerca sulla relatività generale, e
fedele al corrente spirito dei tempi, il nuovo effetto è stato scoperto e messo in evidenza mediante esperimenti
numerici».
Saul Teukolsky, della Cornell University, ha affermato che «questo lavoro descrive un approccio completamente
nuovo per misurare la rotazione dei buchi neri come quello al centro della nostra Galassia. Forse, persino più
importante, in combinazione con altre misure può portare a confermare che la geometria attorno al black hole è
davvero la geometria prevista dalla Relatività Generale. Questo lavoro rappresenta uno sviluppo davvero
eccitante».
Questi risultati spalancano nuovi orizzonti a nuovi test osservativi della relatività generale e dei fenomeni
quantistici della gravitazione legati alla radiazione di Hawking, ma prima di questo, la torsione della luce apre la
strada a nuove eccitanti possibilità nel campo della fisica dei buchi neri.
Figura - 1 - Fotoni emessi da un
disco di accrescimento
Nella figura 1 i fotoni emessi da
un disco di accrescimento
intorno a un buco nero rotante
trasportano fotoni con vorticità,
con momento angolare orbitale.
I moderni telescopi sono in
grado di rilevare questa forma di
luce intrecciata con strumenti
olografici in fase di progettazione
sperimentale dallo stesso gruppo
di ricerca guidato da Fabrizio
Tamburini.
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Dallo spettro di vorticità della
luce che passa vicino a un buco
nero o da quella emessa dal suo
disco di accrescimento si può
dedurre il tasso di rotazione del
buco nero e provare la validità della relatività generale in regimi finora non testati.
Figura - 2 - Foto
Fabrizio Tamburini
Gli autori ringraziano
il Massimo Calvani
INAF-Padova per i
consigli dati nel
corso del lavoro.
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