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Specchio, specchio delle mie brame

La curiosità del mese di agosto 2009 a cura di Tomaso Belloni

Fig. 1 - La Lente Gravitazionale G2237 + 0305 o Croce di Einstein. La galassia a spirale nel centro dell’immagine funge da lente gravitazionale mostrando attorno a sé quattro immagini dello stesso quasar a forma di croce. Il quasar, nascosto dietro la galassia, è distante circa 9 milardi di anni-luce mentre la galassia dista 400 milioni di anni-luce. Crediti NASA, ESA e STScI.

Nella nostra esperienza, se c’è una cosa che viaggia diritta è la luce.

Fig. 2 - Immagine artistica di spiegazione per la Fig. 1. A sinistra il quasar, a destra la Terra e in centro la galassia che funge da lente gravitazionale.

E spesso ci facciamo affidamento. La luce lampeggiante che vedo dalla mia nave mi dice con precisione dove si trova il faro, i fanali che vedo in strada mi segnalano la posizione delle altre auto.
In realtà, non è proprio vero.
Nel 1905, Albert Einstein con la sua teoria della Relatività Generale ha dimostrato che anche la luce viene deviata se passa vicino a un corpo.
Purtroppo, se provate a mettere un gatto fra voi e una lampadina, non riuscite a vedere nessuna deviazione della luce. No, nemmeno sostituendo il gatto con un alano, o un elefante (se ne avete uno in casa).
Questo perchè anche un elefante è troppo leggero per produrre una deviazione significativa (però attenzione! La deviazione c’è).
Einstein lo sapeva bene e ha proposto un esperimento con un oggetto un po’ più massiccio di un elefante: il sole.
La luce di una stella che appare vicino al bordo del sole subisce un deviazione che possiamo misurare con un telescopio.
Dato che il sole è troppo luminoso, questa misura si può fare solo durante un’eclissi totale.
Nel 1919, l’astronomo inglese Sir Arthur Eddington viaggiò fino all’isola Príncipe al largo della costa occidentale dell’Africa per misurare proprio questo effetto durante un’eclisse.
Questo viaggio, al tempo piuttosto pesante, diede i suoi frutti e portò alla misurazione della deviazione della luce nella misura predetta da Einstein.
Va bene, direte, ma si tratta sempre di deviazioni minime (quella misurata da Eddington era di 5 decimillesimi di grado, il diametro di una monetina da un euro vista da 2.7 km di distanza).
Questo perchè il sole è grande e tutto sommato leggero.

Fig. 4 - Una simulazione di un buco nero di 10 masse solari visto da una distanza di 600km con la Via Lattea come sfondo. Da notare la luce distorta dalla gravità e l’orizzonte degli eventi. Crediti e maggiori informazioni: Step by Step into a Black Hole.

Deviazioni molto più estreme sono state osservate: sono le lenti gravitazionali.
Addirittura si vedono diverse copie dello stesso oggetto, la cui luce è deviata da una galassia o un ammasso di galassie posto fra esso e noi (Fig. 1, Fig. 2 e Fig. 3).

Fig. 3 - Lenti gravitazionali nell’ammasso di galassie Abell 1689. Gli effetti della lente sono dei sottili archi luminosi immagini degli oggetti nascosti dall’ammasso di galassie. Per meglio visualizzarli cliccare sull’immagine per scaricare la versione a risoluzione 1280x1024 (257 KB - image/jpg). Crediti: Hubble Space Telescope.

Non solo la gravità può agire come lente, ma anche come specchio. Immaginiamo di spostarci nelle vicinanze di un buco nero, un oggetto molto massiccio e molto piccolo.
La luce che passa vicino a un buco nero, per la forte attrazione gravitazionale, può non solo essere deviata, ma può addirittura fare un giro intorno ad esso (o anche più di uno) e tornare indietro.
Se veniamo illuminati da una sorgente di luce (una stella?), la nostra immagine verrà "riflessa" dal buco nero e potremo vederci, molto deformati, come di fronte a uno specchio. Naturalmente, uno specchio con un buco nero in mezzo.

Per saperne di più

vai a wikipedia Lente Gravitazionale
vai a wikipedia Buco nero