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Redshift gravitazionale in un sistema binario a 29mila anni luce da noi

Cosa hanno in comune Albert Einstein, il sistema di navigazione satellitare GPS e una coppia di stelle a 300 milioni di miliardi di km dalla Terra? La risposta è: un effetto della Teoria della Relatività Generale di Einstein chiamato redshift gravitazionale. È ciò che si verifica quando la luce viene spostata verso i colori più rossi a causa della gravità. Utilizzando il telescopio spaziale per raggi X Chandra della NASA, un team di astronomi è riuscito a osservare il fenomeno in una coppia di stelle della nostra galassia situata a circa 29.000 anni luce dalla Terra. Il redshift gravitazionale ha un impatto concreto sulla vita di tutti i giorni. Per esempio, scienziati e ingegneri devono tenerne conto per consentire il calcolo preciso delle posizioni attraverso il GPS. Sebbene gli scienziati abbiano raccolto prove incontrovertibili degli spostamenti gravitazionali verso il rosso nel nostro Sistema solare, osservarli in oggetti più distanti nello spazio è stato difficile. I nuovi risultati di Chandra forniscono prove convincenti di effetti dovuti al redshift gravitazionale in azione in un nuovo scenario cosmico. L’intrigante sistema noto come 4U 1916-053 è formato da una coppia di stelle in orbita notevolmente ravvicinata. Una delle due è il nucleo di una stella alla quale sono stati strappati gli strati esterni, e quel che ne è rimasto è un oggetto molto più denso del Sole. L’altra è una stella di neutroni, un oggetto ancora più denso che si forma quando una stella massiccia collassa in un’esplosione di supernova. Queste due stelle compatte distano l’una dall’altra solo 350mila km, all'incirca la distanza tra la Terra e la Luna. Ma a differenza della Luna, che impiega circa un mese per compiere un’orbita completa attorno al nostro pianeta, la densa stella compagna del sistema 4U 1916-053 gira intorno alla stella di neutroni e completa un'orbita completa in appena 50 minuti. Nel nuovo lavoro su 4U 1916-053, il team ha analizzato gli spettri in banda X, ovvero la quantità di raggi X a diverse lunghezze d’onda, ottenuti con Chandra. Ed è riuscito a isolare la firma caratteristica dell’assorbimento della radiazione X da parte di ferro e silicio. In tre osservazioni separate condotte con Chandra, i dati mostrano un forte calo dell’emissione X rilevata attorno alle lunghezze d’onda per le quali ci si attende che gli atomi di ferro o silicio assorbano i raggi X. Tuttavia, le lunghezze d'onda di queste caratteristiche firme di ferro e silicio risultano spostate a lunghezze d’onda più lunghe – o più rosse, come si dice in gergo – rispetto ai valori trovati qui sulla Terra in laboratorio. I ricercatori hanno notato che lo spostamento delle caratteristiche di assorbimento è lo stesso per tutte e tre le osservazioni compiute con Chandra, e hanno calcolato che è troppo grande per essere spiegato dal semplice allontanarsi del sistema rispetto a noi osservatori. Dunque hanno concluso che debba trattarsi proprio di redshift gravitazionale. Oltre a confermare l'idea di Einstein di oltre un secolo fa, questo nuovo studio offre ai ricercatori un modo per conoscere meglio il sistema. Ad esempio, ha permesso loro di determinare con precisione la distanza tra una nube gassosa attorno alla stella di neutroni e la superficie della stella stessa. Ulteriore tempo di osservazione con Chandra è stato ora assegnato al team di scienziati da usare il prossimo anno, per studiare il sistema 4U 1916-053 in modo ancor più dettagliato. Video by Chandra's Beautiful Universe Voiceover in italiano di Marco Malaspina --- MediaInaf Tv è il canale YouTube di Media Inaf (http://www.media.inaf.it/)