Quasi veloci come la luce


    Nella teoria della relatività speciale o ristretta, pubblicata da Einstein nel 1905 e di cui quest'anno ricorre il centenario - ricordiamo che l'UNESCO ha dichiarato il 2005 l'Anno Internazionale della Fisica, uno dei postulati della teoria dice che "la velocità della luce è costante in tutte le direzioni e per qualsiasi sistema di riferimento inerziale" dove per inerziale si intende un sistema di riferimento dove non si hanno accelerazioni.

    Ora se noi viaggiassimo sopra un raggio di luce, come aveva idealmente pensato Einstein quando formulava la sua teoria, la nostra velocità di crociera sarebbe di circa 300.000 Km/sec sempre ed in ogni direzione.

    Ma se siamo materia, allora le cose vanno in un altro modo: la nostra velocità limite, cioè la velocità della luce, non può essere raggiunta e quindi la velocità di crociera con la quale noi ci muoveremmo risulterebbe sempre minore della velocità della luce.

    I valori record misurati appartengono a plasma formato da gas ad alta temperatura che si muove lungo getti di materia espulsa da una classe di galassie con nuclei attivi note come blazar.

    Il termine blazar deriva da una contrazione di due termini, BL Lac e quasar, poichè queste particolari galassie attive hanno le proprietà che ricordano quelle degli oggetti BL Lac e dei quasar.

    Ad un meeting tenutosi presso l'American Astronomical Society agli inizi di Gennaio 2005 (205th Meeting of the American Astronomical Society 9-13 January 2005 - San Diego, CA.), gli astronomi hanno annunciato di aver misurato le velocità del plasma con valori che sono pari al 99,9 % la velocità della luce!

    [inline: 1=Immagine - 1 - Una sequenza di osservazioni radar di un blazar] Immagine - 1 - Una sequenza di osservazioni radar di un blazar dove si mostra il plasma (a sinistra dell’immagine) che si allontana dal nucleo (a destra) su un intervallo di tempo di 8 mesi ©PINER ET AL., NRAO/AUI/NSF

    Queste misure indicano che i fenomeni fisici che avvengono nei nuclei di queste galassie sono estremamente energetici e sono così efficienti da espellere la materia a velocità vicine al limite fissato dalla velocità della luce.

    Per fare un esempio, per accelerare un "pacchetto" di plasma a velocità relativistiche occorrerebbe tutta l'energia prodotta sulla Terra spesa in una intera settimana.

    Non solo, i "pacchetti" di plasma sono così massivi da essere paragonati alla massa di un pianeta.

    In un altro studio presentato al meeting dell'AAS, i raggi cosmici di elevata energia che si originano in seguito a collisioni tra ammassi di galassie arrivano fino all'atmosfera terrestre con una velocità dell'ordine del 99,9 % la velocità della luce.

    Le misure più precise indicano valori che sono seguiti da 19 nove dopo la virgola!

    In realtà, le particelle non sono luce ma materia. Si tratta principalmente di protoni anche se la loro energia è estremamente grande.

    Gli astronomi non sanno quale sia il vero meccanismo che sta alla base del fenomeno che determina una così elevata accelerazione alle particelle da portarle a velocità prossime a quelle della luce.

    Tuttavia, nel caso delle galassie attive ed in particolare dei blazar, il motore centrale che causa queste velocità fantastiche è il buco-nero centrale.

    [inline: 2=Immagine - 2 - Uno dei getti di materia più studiati è quello della galassia attiva gigante M87, nell’ammasso della Vergine] Immagine - 2 - Uno dei getti di materia più studiati è quello della galassia attiva gigante M87, nell’ammasso della Vergine.

    Nella foto a destra ripressa con il telescopio spaziale Hubble,si nota come il getto di materia, espulso dal nucleo centrale dove si nasconde il buco nero, si propaga nello spazio a velocità relativistiche.

    In basso a sinistra, si nota il nucleo brillante circondato dal gas che si accresce attorno al buco nero e che viene riscaldato ad alte temperature ©Nasa-HST.

    Il buco-nero centrale accresce materia dalle regioni circostanti e attira il gas verso l'interno.

    Il gas viene in parte spazzato via e in parte viene accelerato e quindi espulso lungo due getti di materia che si estendono per alcune migliaia di anni-luce in direzioni perpendicolari e opposte rispetto al disco di accrescimento di materia.

    La presenza dei forti campi magnetici determina il confinamento dei getti lungo i quali si propaga il plasma.

    I raggi cosmici estremamente energetici si possono originare nei getti dei blazar ma altri fenomeni possono funzionare come acceleratori di particelle nello spazio, come ad esempio l'interazione gravitazionale tra galassie o la collisione tra buchi-neri.

    Lo studio effettuato sui blazar non mette comunque in discussione la Teoria della Relatività Speciale anche se le misure delle velocità del plasma che si muove lungo i getti sono prossime alla barriera del limite della velocità della luce.

    Einstein per ora può stare tranquillo.

    Sitografia

    AAS - American Astronomical Society www.aas.org

    The Hubble Space Telescope Project http://hubble.nasa.gov

    Nasa - National Aeronautics and Space Administration www.nasa.gov

    Anno Internazionale della Fisica World Year of Physics 2005 Italian site www.wyp2005.it

    World Year of Physics 2005 www.wyp2005.org



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