1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

potremmo avvicinarci ad una possibile spiegazione delle curve di rotazione delle galassie in una maniera che potrebbe risultare pure abbastanza semplice. Sappiamo che la Gravità Newtoniana è una eccellente approssimazione della Relatività Generale a basse accelerazioni. GN descrive molto bene il nostro sistema solare, con pochissime correzioni (ad esempio la componente relativistica della precessione del perielio di Mercurio). Si è ritenuto quindi più che opportuno applicare le formule di Newton alle curve di rotazione delle stelle delle galassie, tipicamente caratterizzate da accelerazioni molto basse. Ma, probabilmente, su scala galattica, la GN richiede un altro tipo di correzione, molto importante, per approssimare bene la RG. Infatti, una volta accettato che non esistono segnali superluminali, GN non approssima affatto RG su larga scala a causa del fenomeno dell'aberrazione. Poiché gli effetti dinamici si propagano alla velocità della luce, sono legati, per ciascuna stella, alla posizione ottica delle restanti stelle, che è in ritardo rispetto alla loro posizione istantanea. E in grandissima misura, su quelle scale. Invece, le onde gravitazionali, previste dalla RG - pur propagandosi alla velocità della luce, ma per la loro caratteristica di essere quadrupolari - incorporano completamente "l’informazione" sulla proiezione rettilinea uniforme della posizione istantanea delle altre stelle [S. Carlip: Aberrazione e velocità della gravità https://arxiv.org/abs/gr-qc/9909087 ].
Applicare la legge di gravità di Newton ad una stella di una galassia è come prevedere il moto di una pallina sulla ruota della roulette considerando la ruota solidale al tavolo da gioco. La pallina, se ruotasse realmente rispetto al tavolo da gioco astratto, ruoterebbe con ottima approssimazione secondo le previsioni di Newton. Ma il suo movimento reale rispetto alla ruota della roulette (che gira in senso contrario, nello stesso senso del "ritardo ottico") descrive invece un'ellisse tenuta aperta dal fatto che il suo apoapside sembra ruotare in senso contrario a quello della ruota. Per ogni stella newtoniana, quindi, è come se tutte le altre costituissero la ruota della roulette, e “regredissero” rispetto alla nostra stella verso la loro posizione ottica (più cresce il numero e la massa delle altre stelle coinvolte, maggiore è il grado di regressione, cioè la grandezza del ritardo ottico). Quindi la sola GN, se non la si corregge aggiungendo la precessione del semiasse maggiore dell'ellisse, probabilmente non approssima affatto la RG (che, come dicevamo, non risente del ritardo ottico a motivo della natura delle onde gravitazionali).
Nel caso della nostra galassia la precessione sarebbe di circa 0,3 secondi d’arco per secolo.
La significativa quantità di moto aggiuntiva sarebbe giustificata dalla contrazione delle nubi di gas successivamente al big bang, contrazione ampliata proprio dal progressivo ampliamento dell'effetto del termine di correzione aggiuntivo di cui si parla. Pertanto questo effetto spiegherebbe, meglio dell'ipotesi della “materia oscura”, la formazione relativamente precoce delle galassie (e delle stelle in esse contenute) nonché il numero relativamente piccolo di galassie nane. Come sembrano dimostrare le osservazioni più recenti.

Ciao, benvenuto!
Intravedo nel tuo post qualche pensiero che continua a gironzolare anche nella mia mente.
La gravità non si propaga istantaneamente, bensì a velocità finita (c).
Nel sistema solare ciò può essere abbastanza trascurabile, ma in una galassia le interazioni tra le stelle subiscono senz'altro ritardi consistenti. Ancor più l'effetto del ritardo risulta sicuramente importantissimo nelle interazioni tra le galassie negli ammassi.
Non è che stiamo semplicemente trascurando questo piccolissimo particolare e che ci inventiamo tutta quella grande quantità di materia oscura inutilmente?

Mi sono convinto che chi si occupa del problema non sia così sprovveduto. Molti studiosi ci spiegano le cose in termini di dinamica newtoniana (che non va bene su quelle distanze), tuttavia le conclusioni non sarebbero molto diverse anche scomodando la Relatività Generale.
E' una mia convinzione, ripeto.

https://forum.astrofili.org/viewtopic.php?f=4&t=112850&hilit=materia+oscura
https://forum.astrofili.org/viewtopic.php?f=4&t=112419&hilit=via+lattea

Del tuo link vedo solo il titolo, purtroppo.
Potrebbe essere l'inizio di un dibattito interessante, ma per il momento metto sul tavolo solo questo pensiero piuttosto grezzo ...
Vediamo ...
Ciao.

PS.
Dato che l'argomento è piuttosto complicato, penso che sia necessario stabilire qualche premessa prima di rischiare banali malintesi.

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Costanzo
"Una cosa ho imparato nella mia lunga vita: che tutta la nostra scienza è primitiva e infantile
eppure è la cosa più preziosa che abbiamo" (A. Einstein).

nel senso che non funziona il link? O che vedi che ti porta solo sull'abstract? Se arrivi all'abstract, verso l'alto a destra leggi "pdf", e cliccando scarichi lo studio, che per fortuna non è lunghissimo. Se in certi punti vuoi usare il traduttore, ti consiglio di selezionare la parte ed incollarla da dove puoi usarlo.
La RG non risente del ritardo ottico a motivo della natura delle onde gravitazionali, e perciò integra implicitamente il moto di tutte le stelle dalla posizione ottica reciproca alla sua proiezione rettilinea uniforme "istantanea"

io lo vedo... poi non credo che riuscirò a leggerlo non sono in grado de leggere letteratura fisica tecnica

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dovrete espellere anche me

Abstract
L'assenza osservata di aberrazione gravitazionale richiede che la gravità "newtoniana" si propaghi ad una velocità c g > 2 × 1010 c. Valutando l'effetto gravitazionale di una massa in accelerazione, dimostro che l'aberrazione nella relatività generale è quasi esattamente annullata dalle interazioni dipendenti dalla velocità, permettendo c g = c. Questa cancellazione è dettata dalle leggi di conservazione e dalla natura di quadrupolo della radiazione gravitazionale.
In un recente articolo su Physics Letters A [1], Van Flandern ha sostenuto che le osservazioni mostrano che la gravità si propaga a una velocità molto maggiore di c. In assenza di misurazioni dirette della velocità di propagazione, la Ref. [1] si basa invece su informazioni direzionali, sotto forma di osservazioni dell'aberrazione gravitazionale (l'assenza di). Ma la traslazione da una direzione a una velocità richiede assunzioni teoriche, e le assunzioni implicite di Ref. [1] – in particolare, che l'interazione è puramente centrale, senza termini dipendenti dalla velocità – non valgono per la relatività generale, o, se è per questo, per l'elettrodinamica di Maxwell. In questo articolo, ho calcolato esplicitamente l'effetto gravitazionale di una sorgente arbitrariamente accelerata, il "razzo fotonico" di Kinnersley [2]. Sebbene la gravità si propaghi alla velocità della luce nella relatività generale, l'aberrazione attesa è quasi esattamente annullata dai termini dipendenti dalla velocità nell'interazione. Mentre in un primo momento questa cancellazione sembra essere "miracolosa", può essere spiegata dai principi primi capovolgendo l'argomento di Van Flandern: la conservazione dell'energia e del momento angolare, insieme alla natura di quadrupolo della radiazione gravitazionale, richiedono che qualsiasi teoria causale abbia una tale cancellazione.

Mi sembra di vederlo (!) e penso di avere riportato correttamente la traduzione dell'inizio dell'articolo (Abstract).

Quanto a capirlo, confesso di intravedere solo un barlume molto offuscato nella nebbia delle parole.

Naturalmente non è affatto detto che i concetti espressi nello scritto riportato siano traducibili in qualcosa più divulgativo e mangiabile, nel qual caso limito la mia partecipazione, contribuendo soltanto con un giudizio puramente estetico.

Ti chiedo tuttavia di fare uno sforzo, se Ti è possibile, per rendere un po' più comprensibile la questione, magari inquadrando l'argomento nel dibattito scientifico un po' più ampio in cui si inserisce.

Per lanciare uno spunto, ad esempio, vi leggo di una velocità delle onde gravitazionali molto maggiore di quella della luce;

" ... Van Flandern ha sostenuto che le osservazioni mostrano che la gravità si propaga a una velocità molto maggiore di c ..."

la cosa mi giunge assai nuova, sinceramente ...

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Costanzo
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eppure è la cosa più preziosa che abbiamo" (A. Einstein).

Sono andato a curiosare .
Tom Van Flandern.
https://it.wikipedia.org/wiki/Thomas_Charles_Van_Flandern
Fu astronomo di tutto rilievo.

Per giustificare la stabilità del Sistema Solare teorizzò che la gravità si propagasse a velocità molto superiore a quella della luce.
Ma non di poco!
link, Speed of Gravity: Tom Van Flandern.
... This argument was put forward by the late Thomas Van Flandern and can be found here [1].
Based on this he calculated that, in order to explain the Solar System’s stability,
gravity must propagate at at least 2x10^10c, i.e. 20 billion times faster than light.
And for all we know it may well propagate at infinite speed allowing it to act
instantaneously over any distance. ...

... gravity must propagate at least 2x10^10*c, i.e. 20 billion times faster than light ...
... la gravità deve propagarsi almeno 2x10^10*c,
cioè 20 miliardi di volte più velocemente della luce ...

Mi sembra che gli esperimenti ed i rilievi degli ultimi anni sulle onde gravitazionali (LIGO-VIRGO) abbiano demolito quella tesi!

Altro link per curiosare:
https://www.ldolphin.org/vanFlandern/gravityspeed.html

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Costanzo
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eppure è la cosa più preziosa che abbiamo" (A. Einstein).

questa la traduzione che propongo:
"In un recente articolo su Physics Letters A [1], Van Flandern ha sostenuto che le osservazioni mostrano che la gravità si propaga a una velocità molto maggiore di c. In assenza di misurazioni dirette della velocità di propagazione, Rif. [1] si basa invece su informazioni direzionali, sotto forma di osservazioni dell'(assenza di) aberrazione gravitazionale. Ma la traduzione da una direzione ad una velocità richiede presupposti teorici, e i presupposti impliciti del Rif. [1] – in particolare, che l’interazione è puramente centrale, senza termini dipendenti dalla velocità – non vale per la relatività generale o, del resto, per l’elettrodinamica di Maxwell. In questo articolo calcolo esplicitamente l’effetto gravitazionale di una sorgente con accelerazione arbitraria, il “razzo fotonico” di Kinnersley [2]. Sebbene nella relatività generale la gravità si propaghi alla velocità della luce, l’aberrazione prevista viene quasi esattamente annullata dai termini dell’interazione dipendenti dalla velocità. Anche se a prima vista questa cancellazione sembra “miracolosa”, può essere spiegata partendo dai principi primi capovolgendo l’argomentazione di Van Flandern: la conservazione dell’energia e del momento angolare, insieme alla natura quadrupolare della radiazione gravitazionale, richiedono che qualsiasi teoria causale abbia una tale cancellazione".
Qui perciò l'autore premette che l'errore di Van Flandern (per lui nel seguito Rif. [1]) consiste nel fatto di aver ricavato la velocità della gravità direttamente dalla variazione di direzione necessaria per evitare l'aberrazione, supponendo perciò che l'interazione stessa non contenga informazioni dipendenti dalla velocità di partenza della sorgente. Ciò invece non è richiesto nella RG a causa della natura quadrupolare delle onde gravitazionali. Un po' come la differenza fra l'audio in mono e l'audio in surround, circa la posizione di una fonte sonora. La deformazione volumetrica delle onde gravitazionali orienta la curvatura spaziotemporale del ricevente verso la posizione instantanea della sorgente, se intesa come proseguimento rettilineo uniforme della posizione della sorgente al momento dell'emissione dell'onda. Cioè al netto di accelerazioni intercorse (in fisica "accelerazione" è qualsiasi variazione del moto rettilineo uniforme, cioè accelerazione, rallentamento o cambio di direzione) per le quali occorrerà aspettare mano mano le onde successive. Così, mentre Van Flandern riteneva che la RG contenesse problemi di aberrazione perché prevedeva una radiazione con velocità c, Carlip mostra al contrario che la natura quadrupolare della radiazione in RG contiene la soluzione al problema dell'aberrazione senza alterare la struttura causale degli eventi, come succederebbe se la velocità dell'interazione fosse maggiore di c

Penso di cominciare a capire.
Tuttavia l'obiezione fondamentale è che, invece, le misure dirette della velocità di propagazione della gravità ci sono, oggigiorno.
Infatti i ritardi di ricezione delle onde gravitazionali tra gli interferometri LIGO-VIRGO confermano che le onde gravitazionali si propagano alla velocità della luce.
E' oramai un dato sperimentale.

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Costanzo
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ma entrambi gli autori avevano scritto prima. Questo non tocca la sostanza dell'argomentazione. In teoria, infatti (e Carlip lo accenna) potrebbero benissimo coesistere una velocità per la "radiazione gravitazionale" pari a c (che trasmette le variazioni del modulo di velocità e di direzione, cioè le accelerazioni, la "componente gravitodinamica") ed invece una velocità della "gravità", praticamente infinita alla Van Flandern, che trasmette le posizioni istantanee o puntuali (la "componente gravitostatica"). Per questo infatti Carlip fa sempre il paragone con l'elettrodinamica, mostrando che in quel caso la separazione con l'elettrostatica non serve. Mostra che in RG la natura quadrupolare della radiazione (il "surround") rende inutile una velocità della gravità alla Van Flandern (cioè di natura gravitostatica), e pur viaggiando essa a velocità c evita il problema dell'aberrazione gravitazionale. Come in elettrodinamica la natura dipolare ("stereo") della radiazione (la luce) evita il problema dell'aberrazione. (il dipolo è sufficiente perché l'elettromagnetismo è vincolato dalla non esistenza di monopoli magnetici, ovvero di poli magnetici puri - calamite di un solo verso, senza l'altro verso dal lato opposto -, mentre esistono soltanto le due cariche elettrostatiche pure, positiva e negativa)

Sai che mi pare addirittura di capire, non solo di intuire, a questo punto.
(Sono convinto che in un forum, quando questo accade, sia una specie di autentico miracolo! )
Ok.
Può darsi che ci siano sviluppi interessanti ...
Per il momento ho una seconda curiosità.
Nel tuo titolo iniziale accenni alle curve di rotazione delle galassie, le famigerate curve a velocità pressoché costante, immagino, quelle curve che portano alla necessità di ipotizzare l'esistenza di una quantità enorme di Materia Oscura.
Ecco, a scanso di equivoci, ti riferisci a quelle? Ci sono implicazioni? Non credo che siano sfuggiti particolari a coloro che studiano questo argomento da decenni ...

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Costanzo
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