AGI - A oltre un secolo dalla sua formulazione, la teoria della relatività generale di Albert Einstein continua a resistere alle verifiche sperimentali più sofisticate. La collaborazione internazionale LIGO-Virgo-KAGRA ha pubblicato uno dei test più precisi mai realizzati della relatività generale, basato sull'analisi del segnale di onde gravitazionali GW250114, il più chiaro mai osservato finora.
In tutti i controlli effettuati, le osservazioni risultano pienamente coerenti con le previsioni della teoria di Einstein, senza alcuna evidenza di deviazioni che possano indicare nuova fisica. Il risultato conferma ancora una volta la solidità della relatività generale anche nei regimi di gravità più estremi, come quelli che si verificano durante la fusione di due buchi neri.
La straordinaria qualità del segnale GW250114 ha permesso ai ricercatori di ricostruire con grande accuratezza le proprietà dell'evento che lo ha generato e di sottoporre la teoria a verifiche finora impossibili. Lo stesso segnale era già stato utilizzato, nel settembre scorso, per confermare sperimentalmente il teorema dell'area dei buchi neri formulato da Stephen Hawking. In questo nuovo studio, invece, l'attenzione si è concentrata sulla ricerca di eventuali discrepanze rispetto alla relatività generale, che avrebbero potuto indicare l'esistenza di fenomeni fisici ancora sconosciuti.
Un ruolo centrale nell'analisi è stato svolto dalla cosiddetta spettroscopia dei buchi neri, una tecnica che studia il ringdown, la fase finale del segnale di onde gravitazionali in cui il buco nero appena formatosi 'risuona' prima di raggiungere uno stato stabile. Questa fase produce una serie di toni caratteristici, ciascuno definito da una frequenza e da un tempo di smorzamento, che dipendono unicamente dalla massa e dallo spin del buco nero finale.
"Quando due buchi neri si fondono, la collisione risuona come una campana", spiega Keefe Mitman, fisico della Cornell University e coautore dello studio: "Se si riescono a misurare due o più toni, ciascuno fornisce una misura indipendente della massa e dello spin secondo la relatività generale. Se tutte queste misure concordano, la teoria supera il test". Nel caso di GW250114, il segnale è stato sufficientemente intenso da permettere la misurazione di due toni distinti e di porre limiti stringenti su un terzo. Tutti i risultati sono compatibili tra loro e con la relatività generale.
"L'analisi di diverse parti del segnale deve portare a risultati coerenti se la teoria è corretta", sottolinea Jacob Lange dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Torino. "Per GW250114 abbiamo ottenuto una conferma della relatività generale con una precisione senza precedenti, resa possibile dalla straordinaria intensità del segnale".
Secondo i ricercatori, segnali di questo tipo diventeranno sempre più comuni con il miglioramento della sensibilità degli interferometri, offrendo nuove opportunità per testare la gravità in condizioni estreme. "Se esistono deviazioni dalla relatività generale, sarà proprio attraverso questi segnali che potremo individuarle", aggiunge Lange. Per Vasco Gennari, dottorando al Laboratoire des 2 Infinis di Tolosa, le tecniche di spettroscopia dei buchi neri rappresentano "uno strumento unico per studiare lo spazio-tempo nelle immediate vicinanze di un buco nero", aprendo la strada a verifiche sempre più raffinate della fisica fondamentale. Le future campagne di osservazione, con sensibilità ancora maggiori, potrebbero ridurre ulteriormente le incertezze e permettere, per la prima volta, di mettere davvero in discussione alcune delle previsioni teoriche più profonde sulla natura della gravità.