1° Forum di Astronomia Amatoriale Italiano

Mi arriva tra le mani questo articoletto mentre gironzolo per il web:

MEDIA-INAF: Indagine sulla curva di rotazione della Via Lattea
Un modello della nostra galassia basato sulla Relatività Generale, senza necessità di ricorrere alla Materia Oscura, è in grado di rappresentare i dati sperimentali con una qualità del tutto simile a quella di un modello tradizionale basato sulla dinamica newtoniana con un alone di materia oscura. Lo illustra oggi su Media Inaf la prima autrice dello studio pubblicato su Mnras, Mariateresa Crosta dell’Inaf di Torino.

Ma guarda un po' ... m'incuriosisce, anzi, forse m'intriga ... non è che sia sintonizzato sull'argomento?
Vado a curiosare ... se c'è qualcosa di buono, riporto.


Riporto (in corsivo):
Il nostro recente studio pubblicato su Mnras suggerisce che la geometria dello spazio-tempo guidi tali velocità, nel piano della nostra galassia, coerentemente con la teoria di Einstein, secondo la quale, date le sorgenti gravitazionali e una geometria spazio-temporale sottostante, “lo spazio dice alla materia come muoversi, la materia dice allo spazio come curvare” (J. A. Wheeler). La geometria dello spazio-tempo, dunque, come manifestazione della gravità, renderebbe da sola conto delle proprietà gravitazionali della materia oscura, che si caratterizza in generale dal fatto di non assorbire o emettere luce, di interagire solo con la gravità ed essere, appunto, necessaria per giustificare il divario esistente tra la curva di rotazione osservata e le velocità newtoniane attese.


Una delle equazioni di campo di Einstein – ricordiamo che nel caso della relatività generale, che fa uso di tensori, sono un insieme di 10 equazioni – fornisce la densità di materia barionica richiesta per chiudere il suddetto gap senza alcuna ulteriore componente aggiuntiva. Sfruttando poi le restanti equazioni, il profilo della velocità relativistica risulta statisticamente indistinguibile dal suo analogo basato su modelli di materia oscura e, nel contempo, la componente relativistica nel disco legata al trascinamento gravitazionale – detta di dragging – può effettivamente compensare l’assenza di materia oscura nell’alone. Pertanto la piattezza osservata della curva di rotazione della Via Lattea si origina come effetto della relatività generale, non prevedibile dalla gravità di Newton. Infatti è noto che la relatività generale presenta effetti di campo debole non previsti dalla teoria di Newton classica, come quello di Lense-Thirring o la precessione relativistica del perielio di Mercurio.


(sono quasi emozionato ... mi prendo una pausa per poi leggerlo con calma ...)

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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).

E nessuno ci aveva mai pensato prima?... Vediamo come procede il dibattito...
PS davo per scontato che si usasse la relatività generale
Probabilmente mi sfugge qualcosa

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dovrete espellere anche me

continuazione (stralci dell'articolo MEDIAINAF):

Grazie alla Dr2 (il secondo catalogo dei dati raccolti dalla missione Gaia), quell’idea si è finalmente materializzata: utilizzando i migliori prodotti della Dr2 – parallasse più precise del 20 per cento e l’insieme completo dei moti propri e delle velocità lungo la linea di vista – e la fotometria 2Mass a complemento, siamo stati in grado di selezionare un campione molto omogeneo di 5602 stelle del disco (5277 stelle upper-MS e 325 cefeidi classiche di tipo I), quindi di ricostruire la cinematica della parte assi-simmetrica del potenziale galattico su un ampio intervallo di distanze galattocentriche (da 5 a 16 kpc).

Questi dati, senza precedenti e riferibili a uno stesso osservatore, sono stati adattati a due profili di curva di rotazione, uno relativistico e un analogo classico basato sulla materia oscura (ovvero ricavato in modo standard dall’equazione di Poisson). I risultati hanno dimostrato, per la prima volta, che il modello relativistico è in grado di rappresentare i dati sperimentali con una qualità del tutto simile a quella di un modello tradizionale basato sulla dinamica newtoniana e un alone di materia oscura. Per la deduzione del profilo relativistico è stato fondamentale inquadrare correttamente la misura della velocità effettuata dall’osservatore solidale con il Sistema solare (Bcrs) rispetto a quello al centro della galassia. Contrariamente all’astronomia classica, il processo di misura in relatività generale dipende dalla geometria sottostante e nel nostro caso tale velocità risulta essere proporzionale al termine non-diagonale della metrica legato, appunto, al trascinamento gravitazionale.

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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).

Da questa pagina cerco di riportare i passaggi perché li ritengo intriganti.
Non farò tutto in una volta.
link d'origine:

La velocità della gravità

Se il nostro Sole cessasse improvvisamente di esistere, la Terra romperebbe la sua orbita muovendosi in linea retta o continuerebbe i successivi otto minuti a muoversi in cerchio intorno a una stella inesistente?

La risposta a questa domanda dipende dal fatto che si considerino gli effetti di una gravità istantanea o ritardata. Se la gravità si propaga a velocità infinita, la Terra romperebbe immediatamente la sua orbita, e nonostante questo noi continueremmo a vedere la luce del Sole per i successivi otto minuti. Ma se la gravità si propagasse a velocità finita, con la velocità della luce, la Terra continuerebbe il suo percorso orbitale per tutto il tempo in cui il Sole rimarrebbe visibile.

Secondo la credenza tradizionale, la gravità si muove alla velocità della luce, il che significa che i suoi effetti saranno ritardati. Ma c'è una scuola di pensiero concorrente che sostiene che la gravità deve muoversi a velocità infinita o ad una velocità molto, molto più veloce della luce. Il motivo che porta a questo è che il moto planetario lo richiede affinché il nostro Sistema Solare sia stabile.

L'argomentazione è questa. Supponiamo di avere due identici corpi che orbitano l'uno intorno all'altro in un'orbita perfettamente circolare come mostrato:

I corpi orbitano in senso orario attorno a un baricentro che si trova esattamente mezzo. Ci sono due forze all'opera. La prima è la forza gravitazionale che li attira e la seconda è il forza centrifuga che li separa.

Per mantenere la loro perfetta orbita circolare è necessario che queste forze siano uguali in grandezza, opposte in direzione, e perpendicolari (ad angolo retto) alla direzione del moto. Se le direzioni non fossero così, i corpi si muoverebbero a spirale verso l'interno o verso l'esterno.

Ma perché le direzioni della forza non dovrebbero essere opposte?

Quando si fanno calcoli sulla gravità, spesso si presume che sia istantanea, cioè si assume che essa viaggi ad una velocità infinita. Anche il diagramma di cui sopra fa questa ipotesi e la direzione della forza gravitazionale applicata ad ogni corpo punta direttamente verso l'altro corpo.

Ma se la gravità si muovesse a velocità finita questo non sarebbe corretto. Perché nel tempo che ci vuole perché la gravità raggiunga l'altro lato, il corpo che emetteva la gravità si sarebbe mosso. Ogni corpo vedrebbe un'immagine precedente di dov'era l'altro corpo. Questo diagramma mostra l'idea:

...

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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).

Qui ogni corpo vede una 'immagine fantasma' dell'altro corpo, dove il 'fantasma' corrisponde a una posizione precedente. Ciò suggerisce che la forza gravitazionale deve provenire da quella posizione piuttosto che dal luogo in cui si trova attualmente l'altro corpo. Quindi la forza centrifuga sarà ancora direttamente verso l'esterno, ma la forza gravitazionale la forza sarà leggermente inclinata. Ciò significa che ora ci sarà una forza risultante molto lievemente inclinata nella direzione di marcia. In questo modo si otterrà che i corpi si muovano lentamente a spirale verso l'esterno:

Allegato:

Corpi orbit3.jpg [ 146.14 KiB | Osservato 50 volte ]

Nel caso in cui i corpi siano di massa disuguale, entrambi i corpi orbiteranno attorno a un baricentro condiviso e il problema ci sarebbe ancora. Così dovremmo aspettarci anche per il Sole e Giove spirali separate, e così per gli altri pianeti, che porterebbero alla distruzione del Sistema Solare.

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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).

Credo, non vorrei dire una cavola, ormai sono anni che non mi occupo di fisica, che per i fisici e
gli astronomi la gravità abbia la stessa velocità della luce.

Esiste la possibilità di effettuare un esperimento per misurare la velocità della gravità ed è lo stesso
esperimento che ha dimostrato la velocità della luce ma credo che attualmente sia tecnicamente
impossibile farlo, ma dobbiamo ricordarcene, "possiamo misurare la velocità della gravita"!

Ciao.
Roberto Gorelli

Cancellato duplicato inviato erroneamente

LIGO-VIRGO non vanno bene?
(Ritardo misurato tra i segnali dovuti alle Onde Gravitazionali)

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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).

Oppps! Avevo dimenticato!
Ma in ogni caso una esperimento e una verifica in più non fanno mai male, poi in questo caso
oltre a LIGO-VIRGO le cui misure si riferiscono a oggetti distanti centinaia di milioni di anni luce,
il "mio" esperimento si riferisce al sistema solare, quindi ore luce, così si elimina pure la possibilità
di variazioni su scale molte diverse.
Ciao.
Roberto Gorelli

me lo sto studiando, grazie della segnalazione! Però ad occhio e croce non diciamo la stessa cosa. Vi farò sapere presto.
Per yourockets: la RG va sempre approssimata per il fatto che le equazioni sono veramente complesse. Per il famoso problema dei due corpi si usano supercomputer che procedono per approssimazioni successive, con miliardi di calcoli.
In merito a Gaia (Gaia DR3):
Il termine aggiuntivo di cui parlavo nel primo post somiglia ad un effetto di marea, solo che la sua origine sarebbe puramente relativistica. Al di fuori del bordo del disco galattico, l’effetto su una particella o su un corpo così scema nella misura in cui l’angolo sotteso dalle due tangenti al bordo diventa a mano a mano più piccolo (cioè a mano a mano che si approssima la condizione newtoniana). Per tornare all'esempio della ruota della roulette, infatti, non ci sarebbe nessuna aberrazione se la massa galattica fosse concentrata in un punto, in un piccolo volume, cioè se a ruotare fosse soltanto il perno della ruota.
Gaia DR3 ci dice che la materia oscura residua calcolata starebbe dove non dovrebbe stare, cioè più all’interno che all’esterno della nostra galassia (in quello che era immaginato prima come una sorta di gigantesco alone), mentre ogni tipo di MOND chiaramente fallisce a quella scala che le è essenziale, cioè ad iniziare proprio dal bordo del disco galattico.
Tuttavia l'analogia con l'effetto di marea non deve trarci troppo in inganno.
La Gravità di Newton non contiene nessuna aberrazione in senso direzionale (cioè con riferimento alla direzione del centro di massa). Perciò se tutta la massa è sul fulcro della ruota non c’è aberrazione. Come attraverso un canale audio mono, se c’è una sola cantante, non c’è problema. Ma se la cantante è suddivisa in un intero coro, mentre continua a non contenere aberrazione verso il centro di massa, il canale audio mono contiene un’aberrazione volumetrica se il sistema è in rotazione, aberrazione che il multicanale audio surround (onde gravitazionali, quadrupolari) non presenta.
La differenza sta nella natura dell’interazione, direzionale (vettoriale) nella GN, volumetrica (tensoriale, ma trascuriamo il 4d a queste basse accelerazioni) nella RG. Infatti il termine aggiuntivo di cui dicevamo nel primo post ha pur sempre il suo fulcro nel centro di massa.
Il paradosso consiste nel fatto che a parità di massa si hanno due quantità di moto differenti per una stella a seconda se c'è una cantante o se c'è un coro. Ma d’altronde dobbiamo ammettere che il motivo per cui il coro non sta raggruppato per intero in una unica cantante è proprio la quantità di moto in eccesso. E' la bellezza e la coerenza della Relatività.
Partendo dal classico esempio dalla palla di cannone, la palla di cannone sta in orbita perché, a causa dell'energia chimica che abbiamo usato, nel sistema Terra-palla di cannone c'è maggiore quantità di moto rispetto alla situazione in cui la palla di cannone stava posata al suolo. Analogamente le stelle stanno in orbita e non in un'unica massa centrale perché il sistema galassia ha troppa quantità di moto per raggrupparsi in un'unica massa.
Il paradosso, ripetiamo, perciò consiste nel fatto che a parità di massa nelle due situazioni si hanno due quantità di moto differenti per la nostra singola stella. Il motivo, dicevo, sta nella natura volumetrica, e non soltanto direzionale, dell'interazione gravitazionale nella RG. In questo senso la GN risulta non essere una buona approssimazione della RG.
D’altronde se abbiamo ammesso che il motivo per cui la massa della galassia non sta in un'unico corpo centrale è proprio la quantità di moto in eccesso, dobbiamo ritrovare quantità di moto in eccesso anche nella nostra stella rispetto ad una stella che orbita attorno ad un'unico corpo centrale di pari massa a quella della galassia. In ciò potremmo ritrovare una coerenza interna della teoria della Relatività, che non è resa con buona approssimazione dalla GN.