I massicci corpi cosmici che distorcono lo spazio sono invisibili: come li esploriamo allora?

È difficile da immaginare, ma è vero: oggetti enormi distorcono lo spazio. Ma la sua massa deve essere enorme. Solo i corpi celesti come i buchi neri (chiamati anche l’abisso), le stelle di neutroni o intere galassie sono in grado di farlo. Se, a causa della loro massa, questi oggetti sono luce diretta emessa da una fonte di luce lontana, di solito un’altra stella lontana, da un percorso rettilineo, allora si forma un’enorme lente gravitazionale tra l’osservatore sulla Terra e la fonte di luce lontana. Amplifica notevolmente la luce proveniente da una fonte lontana, ma rimane invisibile.

Se una fonte così lontana è ben nota, gli astronomi possono apprendere cosa è cambiato quell’obiettivo esaminando come è cambiata la luce che passa attraverso l’obiettivo. È così che il telescopio Hubble è stato in grado di rilevare molte prime galassie che si sono formate lontano da noi.

L’esistenza di una lente gravitazionale è stata prevista dalla teoria della relatività generale sviluppata da Albert Einstein. Tuttavia, ci vollero diversi decenni perché lo studio del 1979 sul quasar Q0957 + 561 confermasse l’effetto della presenza di una lente gravitazionale.

Questo termine si riferisce al campo gravitazionale di un oggetto o di corpi massicci (ad esempio ammassi stellari, galassie) che in determinate condizioni funge da lente e focalizza i raggi di una sorgente lontana. Il termine microlenti gravitazionali, o semplicemente microlenti, è un fenomeno simile. Si verifica quando una stella o un altro oggetto massiccio si trova perfettamente allineato con un’altra stella lontana. Durante questo passaggio, a seconda della dinamica di tutti gli oggetti, la radiazione di una stella lontana si condensa per diversi giorni o settimane, e talvolta anche anni. Dal cambiamento della radiazione della stella, la massa dell’oggetto invisibile è nota applicando modelli matematici. Questa è la magia della lente gravitazionale o microlente codificata dalla natura, quando un oggetto invisibile diventa “visibile”. Applicando le leggi della fisica, si può “pesare” quell’oggetto.

È noto dalla teoria dell’evoluzione stellare che le stelle massicce alla fine si trasformano in buchi neri o stelle di neutroni. Questi sono oggetti a bassa radiazione che hanno massa. Il problema è che è difficile identificare direttamente tali singoli oggetti anche con i telescopi più potenti. Inoltre, devi sapere dove puntare il telescopio che ha maggiori probabilità di rilevare un oggetto così misterioso. Fortunatamente, gli astronomi fanno ampio uso di vari rilievi celesti, anch’essi basati sui dati del telescopio spaziale GAIA. Il progetto GAIA, in cui sono coinvolti anche astronomi lituani, è utile per la ricerca di microlenti perché scansiona periodicamente l’intero cielo e cattura i cambiamenti nella radiazione delle stelle. Uno dei primi eventi di microlensing rilevati con GAIA si chiama Gaia16aye. Questo è un caso eccezionale perché l’effetto del microlensing è molto probabilmente creato da due stelle deboli e invisibili che orbitano attorno a un centro di massa comune.

Pertanto, l’effetto della lente gravitazionale può essere applicato allo studio di oggetti invisibili nell’universo. Ma è possibile “usare” la gravità per cercare oggetti di massa minore, come gli esopianeti? Si scopre in questo modo. Nel 2003, due osservatori astronomici in Cile e Nuova Zelanda hanno scoperto per la prima volta un nuovo esopianeta osservando un evento di microlenti. Oggi la NASA sta sviluppando un telescopio spaziale, il Wide Field Infrared Survey Telescope (WFIRST), che prevede di lanciare nel 2025. Uno degli obiettivi della missione è la ricerca di esopianeti utilizzando microlenti. Sebbene l’applicazione della lente gravitazionale o del microlensing in astronomia sia nuova, fornisce prospettive uniche per la ricerca di cose difficili da vedere.

Sentirai di più su questo metodo e sulle ultime scoperte nel Dr. Alla conferenza di Marius Masculinas “Gravity Lens – Telescope for the Unseen Objects of the Universe” il 14 settembre. 1 pm