Cos’è il lensing gravitazionale?

Secondo la Teoria della Relatività Generale di Einstein la massa di un corpo come una stella, una galassia o un ammasso di galassie, modifica lo spazio-tempo, come una sfera lasciata cadere su un lenzuolo crea un avvallamento (vedi immagine sulla destra). Questo fenomeno dà vita ad alcune delle più spettacolari immagini astrofisiche, le lenti gravitazionali. Questa modifica dello spazio-tempo induce una deformazione del percorso della luce, proprio come una biglia, scagliata verso la sfera, segue dei percorsi che non sono più rettilinei. Quando 2 galassie si trovano approssimativamente lungo la stessa direzione, la luce emessa dalla galassia che si trova sullo sfondo, detta sorgente, viene deflessa dal campo gravitazionale della galassia più vicina, detta appunto lente, creando immagini multiple e amplificate della sorgente e i cosiddetti archi gravitazionali. Questo fenomeno è simile a quello che avviene quando la luce di una candela, vista attraverso la base di un calice da vino (vedi immagine sulla sinistra), viene deformata, creando delle immagini arcuate e degli anelli. Quando lente e sorgente sono perfettamente allineate si forma il cosiddetto anello di Einstein. Per saperne di più potete leggere qualche articolo precedente del blog (un accenno al lensing gravitazionale in Lo “stregatto” e la gravità o su un’altra manifestazione della curvatura dello spazio-tempo in “We did it”, e le onde gravitazionali aprono una nuova finestra sull’Universo).

Le applicazioni di questo fenomeno astrofisico sono molteplici: si va dallo studio di galassie molto lontane, che senza l’effetto di amplificazione del lensing gravitazionale, sarebbero “invisibili” ai nostri telescopi, passando per la determinazione della massa della lente, fino alla misura di un parametro cosmologico molto importante, la costante di Hubble, parametro che fissa l’età dell’Universo. Oggi conosciamo qualche centinaio di lenti gravitazionali (un esempio di anello di Einstein è mostrato nella figura in alto a destra). Ma con l’avvento di nuove campagne osservative, grazie a telescopi da Terra e dallo spazio, questo numero aumenterà esponenzialmente, e analizzare l’enorme massa di dati ad occhio nudo diventerà impossibile. E’ quindi necessario sviluppare delle tecniche automatiche per scovare sempre più lenti gravitazionali nella marea di nuovi dati in arrivo. Ma come fare? L’Intelligenza Artificiale è la risposta alla domanda. Nel prossimo articolo vedremo come.

Ecco l’articolo in cui spiego come trovare le lenti gravitazionali con l’Intelligenza Artificiale (Alla ricerca di lenti gravitazionali con l’Intelligenza Artificiale).

 

La gravità è cattiva e pericolosa

La gravità è una forza fondamentale che influenza fortemente la vita quotidiana dell’uomo. I corpi celesti (e non) si attraggono perché dotati di massa, e tale attrazione è tanto più forte quanto più grande è la massa dei corpi stessi, e tanto più debole quanto più i corpi si allontanano (la forza va come l’inverso del quadrato della distanza). Quindi due stelle a distanza molto grande non percepiscono la gravità reciproca. E un oggetto è attratto dalla gravità terrestre e tende a cadere verso il centro della Terra (dovrei parlarvi della legge di conservazione della quantità di moto, ma il minuto scade). E’ quello che le cadute ci hanno insegnato fin da piccoli.

La gravità è il primo nemico per la sopravvivenza dell’uomo, è la più cattiva tra le interazioni fondamentali, perché ammazza uno dei desideri più romantici dell’uomo, e cioè quello di volare. Ed è “pericolosa…e trascina” proprio come la corrente che Troisi descriveva a Leonardo in Non ci resta che piangere.  E’ solo grazie alla forza del nostro corpo che riusciamo a stare in piedi. E’ solo grazie alla forza centrifuga che Valentino Rossi percorre una curva con il ginocchio radente il suolo. E’ solo grazie all’equilibrio tra la forza centrifuga e quella gravitazionale che la Terra continua, imperterrita, a ruotare intorno al Sole lungo la sua orbita ellittica. La forza di gravità è quella che fa sì che gli uomini non fluttuino nello spazio, superando la velocità di fuga. Per questo motivo il peso (o forza peso) di un corpo sarà minore su oggetti stellari o planetari con gravità più debole (ad esempio la Luna). La forza di gravità ci permette anche di percepire il su e il giù, distinzione che in assenza di gravità (come avviene nello spazio in alcune particolari condizioni) non esiste.