Categorie: Ammassi galattici Relatività Supernove
Tags: croce di Einstein effetto lente
Scritto da: Vincenzo Zappalà
Commenti:16
!!! Viaggiare nel tempo? Facilissimo… fidandosi di Einstein! *
Basta credere nelle previsioni di Einstein e della sua relatività generale e si è in grado di effettuare veri e propri viaggi nel tempo. Si può anche stare comodamente seduti al telescopio, dato che non è l’osservatore che deve “muoversi” nel tempo, ma ciò che vorrebbe vedere di nuovo…
Si sapeva di poterci riuscire, ma fare i calcoli e poi vedere che tutto torna perfettamente è sempre una soddisfazione meravigliosa. La faccenda è talmente semplice che possiamo anche evitare nomi e sigle più o meno tecnici e dedicarci al concetto in sé, l’unica cosa veramente da capire e da ricordare.
Uno dei fenomeni più interessanti dell’Universo è l’esplosione di una supernova. In essa sono concentrate informazioni fondamentali sull’evoluzione stellare e non solo. Tuttavia, vi è sempre un grosso problema che sembrerebbe insuperabile: purtroppo, quando si osserva una supernova… il meglio è già avvenuto!
Conosciamo moltissime stelle che stanno per collassare e dare luogo alla terribile esplosione, ma i tempi del Cosmo sono ben diversi dai nostri. Il dire “sta per esplodere” vuole dire aspettare magari per centomila, per uno o chissà quanti milioni di anni. Intervalli di tempo che l’Universo considera attimi sfuggenti.
No, non c’è niente da fare. E’ inutile puntare il telescopio su una stella vicina alla sua trasformazione finale e sperare di essere fortunati e seguire tutto lo spettacolo fin dall’inizio. Ci si deve accontentare di accorgersene il più presto possibile e seguire l’evoluzione della curva di luminosità, ma, come dicevamo prima, il momento veramente iniziale (forse il più importante) è fuggito per sempre.
Sì, la nostra tecnologia ci permette di riprendere il fenomeno e di vederlo tutte le volte che vogliamo, scegliendo gli strumenti più adatti per analizzarlo, ma quello che non è stato ripreso non si può certo inventare. In altre parole, il “playback” si può sempre fare, ma non si può riempire un “buco” presente nelle osservazioni.
L’unico modo per andare a leggere la parte mancante sarebbe quella di poter tornare indietro nel tempo, magari attraverso una delle tante diavolerie fantascientifiche o, chissà quando, attraverso la completa conoscenza della Meccanica Quantistica e delle sue inimmaginabili capacità. Per adesso, però, tutto ciò rimane un sogno…
Niente da fare, non possiamo assolutamente sperare di vedere l’evento supernova in tutte le sue fasi, compresa quella iniziale o -addirittura- quella immediatamente precedente.
Chi conosce a dovere la relatività generale di Einstein sa però che non bisogna abbattersi per così poco. Esiste un meccanismo stupefacente che ci permette di poter rivedere con tutta tranquillità qualcosa che è giù successo, indipendentemente dal fatto che si sia o non si sia osservato. Smettiamo di essere un po’ misteriosi e veniamo alla spiegazione estremamente semplice concettualmente.
Prendiamo un bell’ammasso galattico che disti da noi qualche miliardo di anni e poi controlliamo bene tutte quelle immagini che vengono ingrandite e rese visibili dal ben noto effetto lente. Esse si riferiscono a oggetti e/o eventi ben più lontani dell’ammasso, la cui luce viene “piegata” fino a formare un’immagine più o meno deformata di ciò che dovrebbe essere nascosto alla vista.
Studiando queste immagini, potrebbe non essere difficile rendersi conto che tra queste immagini “elaborate” dalla gravità dell’ammasso vi è anche una supernova, appartenente a chissà quale galassia molto più lontana, ad esempio dieci miliardi di anni luce. Accidenti! L’abbiamo “beccata”, ma, come al solito, dopo che è avvenuta! Ben poco è cambiato…
E no, cari amici, proprio qui sta il gioco di prestigio. La luce di quella supernova è stata vista perché una certa galassia dell’ammasso ha svolto il ruolo di lente e ci ha inviato, ad esempio, ben quattro immagini di essa, come capita nella cosiddetta croce di Einstein. Non una, ma quattro immagini della supernova. In realtà, queste quattro immagini si formano in tempi leggermente diversi, ma sempre troppo poco separati tra loro per essere così fortunati da vedere arrivare le immagini una alla volta.
Poco male, ormai sappiamo che in un certo istante è scoppiata una supernova e possiamo studiare che tipo di percorso ha effettuato la sua luce per giungere a noi. Non è difficile (si fa per dire) cercare un’altra galassia dell’ammasso dove il tragitto fatto dalla luce della supernova ha impiegato meno tempo per arrivare al nostro telescopio (le lenti di Einstein riescono anche a sveltire e/o ritardare e non solo a ingrandire). Basta andare a cercare nel nostro passato, quello che si misura in anni.
La croce di Einstein è stata vista nel 2014? Bene studiando con attenzione la distribuzione delle galassie dell’ammasso, si è scoperto che nel 1998 la luce della supernova doveva vedersi in un ben definito punto, dove un’altra galassia ne aveva formato l’immagine.
Accidenti! Nessuna foto era stata ripresa in quell’istante e in quella posizione. Ma è proprio necessario andare a cercare nel nostro passato? No, possiamo cercare di vedere se l’evento apparentemente già trascorso può ripetersi anche nel futuro. Ci sarà pure un’altra galassia che costringerà la luce della supernova a fare un percorso più lungo e arrivare in un futuro prossimo. Insomma, un vero e proprio viaggio nel nostro futuro di un evento passato o -se preferite- un viaggio nel passato aspettando il futuro. Fantastico, meglio del migliore film di fantascienza sui viaggi nel tempo! In altre parole, l'effetto lente di Einstein non è come Paganini, ripete e come!
Proprio riguardo a questa frase, guardate il link che ho inserito alla fine dell'articolo...
Sì, però… una cosa è la teoria e un’altra è la pratica. E’ sempre così? No, quando c’è di mezzo Einstein e la sua teoria rivoluzionaria. Così, fidandosi delle sue leggi e tenendo conto di quanto si è imparato dalla croce del 2014, si è fatta una previsione che ha del magico: la supernova si deve vedere di nuovo in un certo momento e in un certo luogo. Puntate pure i vostri telescopi senza paura, non è tempo perso!
E così è stato: il passato ci è venuto a trovare e la supernova è stata fotografata al momento giusto e al posto giusto. Grandi gli scienziati, ma grandissima la teoria di Einstein!
Era l’11 dicembre scorso e la piccola luce ha brillato nascendo dal nulla. Un evento veramente storico, che, in fondo, ha solo bisogno di un bell’ammasso pieno zeppo di galassie, di una supernova lontana e di tanta fiducia in un vecchio saggio, le cui idee dovrebbero essere studiate fin dalle elementari. Basta tanta pazienza, tanta preparazione e tanta passione. Una storia come questa può sicuramente essere spiegata anche ai più piccoli, senza bisogno di tirare in ballo le equazioni matematiche. Per quelle c’è sempre tempo, più in là…
Vale la pena vedere ciò che è capitato attraverso due immagini e un bel filmato.
La prima, qua sotto, ci mostra l’ammasso con i cerchietti rossi che indicano, in alto a sinistra, la posizione della supernova nel 1998 (purtroppo non osservata); in basso a destra, la bellissima croce di Einstein osservata nel 2014 (a giochi appena fatti); nel centro l’immagine prevista per il 2015 e apparsa perfettamente secondo le previsioni.
Il filmato che segue ripete la stessa rappresentazione inserendo anche il tempo che scorre, cominciando dal 1998 e finendo nel 2015.
La seconda immagine è un disegno a tre dimensioni che spiega ciò che è successo, inserendo la posizione VERA della supernova e i percorsi effettuati dalla sua luce attraversando punti diversi dell’ammasso.
Articolo originale QUI
l'anno scorso avevo pubblicato un articolo che riportava la pianificazione di questo tentativo (non me lo ricordavo più e devo dire grazie a Paolo!) e mi fa piacere riproporlo come anticipazione di questo straordinario risultato!
QUI una spiegazione dettagliata (ed emozionata!) del fenomeno
16 commenti
Stupefacente,avevo letto molte volte dell'effetto lente ma non mi ricordo di avere mai avuto notizia di ciò che ho letto su questa pagina.Che genio quell'Albert! Anche oggi qualcosa è caduto in sacca.
In realtà, Gianni, si sapeva di poterci riuscire, ma questo è il primo caso confermato pienamente dalle osservazioni. Se una cosa funziona, deve funzionare sempre
Non riesco proprio a capire come nelle scuole e nei gruppi di appassionati (?) non si senta l'obbligo morale di capire fino in fondo i concetti fondamentali (concetti e non formulario matematico) di una fisica che ci regala conferme giorno dopo giorno
Albert non sbaglia un colpo!
Concordo che i concetti basilari della RR e RG dovrebbero conoscerli tutti, purtroppo i più non conoscono neppure le leggi di Galilei
caro Givi,
. Senza formule, ovviamente... ma i concetti fondamentali dovrebbero essere digeriti da tutti coloro che alzano gli occhi al cielo e vogliono capirne le meraviglie... Solo così lo Spazio prende vita, così come solo con la MQ prende vita la materia... 
quanto hai ragione...
Dovrebbe essere perfino vietato parlare di RG e spaziotempo, senza conoscere la RR e parlare di buchi neri senza conoscere la RG
Pazienza e avanti così...
Caro Enzo, dopo aver letto questo articolo mi ricordavo di aver letto questo:
http://www.infinitoteatrodelcosmo.it/2015/03/07/luniverso-non-e-come-paganini-a-volte-ripete/
Una curiosità guardando le immagini mi sembra trattarsi dello stesso ammasso di galassie che produce la “lente gravitazionale”, ossia di MACS J1149.6+2223.
Da qui sorge la domanda si tratta di una conferma predittiva effettuata usando tale ammasso di galassie e l'immagine della stessa supernova (la cui luce ha eseguito un percorso più lungo, che è stato “calcolato” ragionando sulla distribuzione della massa nell'ammasso, ottenendo una stima su quando questa sarebbe apparsa a noi)?
Paolo
caro Paolo,
Mi ero completamente dimenticato di quell'articolo ed è bellissimo che tu l'abbia recuperato! Si tratta proprio della supernova tanto attesa e prevista. Si nota bene dall'immagine della croce di Einstein che è la stessa nei due casi. E' bello che ci sia un legame tra articoli usciti in periodi diversi. E' anche una prova che la scelta degli argomenti segue in filo logico. Ne sono doppiamente contento (scusate la reazione poco ... umile, ma ciò che m'importa è che gli articoli non sembrino buttati giù a caso tanto per riempire pagine...).
sei veramente un assistente eccezionale!
Forse è bene che scriva un rimando a quell'articolo, non tutti leggono i commenti...
GRAZIE Paolo, grazie di vero cuore!!!!
Caro Enzo, a mio avviso, nell'articolo originale è contenuta un'immagine davvero indicativa, esteticamente bruttina, ma scientificamente significativa... (come spesso accade le apparenze ingannano), che riporto qui sotto:
http://www.astrobin.com/full/209168/N/
Innanzitutto la scala dell'immagine è riportata con il trattino (2'') che corrisponde alla dimensione apparente di quella porzione di cielo.
Ne segue che le immagini inquadrano una porzione di cielo pari a circa 29 x 11 secondi d'arco.... per capire quali sono le dimensioni apparenti della porzione di cielo inquadrata nell'immagine basta pensare che il diametro medio apparente di Giove varia da poco meno di 30 a poco meno di 50 secondi d'arco...
Partendo dalla prima immagina in basso, questa è stata ripresa nel gennaio 2011, e come si vede non vi è traccia di supernove (i cerchietti S1, S2, S3, S4 e Sx sono vuoti).
L'immagine centrale è stata ripresa nell'aprile 2015 e mostra l'immagine quadrupla (croce di Einstein) della supernova, indicata con i cerchietti S1, S2, S3 e S4..... Sx invece è vuoto.
L'immagine sopra, ripresa nel dicembre 2015, mostra come la luminosità dell'immagine quadrupla della supernova si sia affievolita, ma la supernova compare nel cerchietto Sx, ossia compare l'immagine dell'esplosione iniziale che ha effettuato un tragitto più lungo a causa del diverso “percorso” seguito.
Interessante come l'immagine sopra mostri contestualmente (per il nostro tempo proprio) fasi diverse (temporalmente per lui) dello stesso soggetto, grazie al differente percorso seguito dai fotoni (ovviamente questo è legato alla distribuzione della massa complessiva dell'ammasso galattico che curva lo spaziotempo, o se si preferisce alle caratteristiche della lente gravitazionale).
Paolo
Fantastico Paolo! Questa è vera collaborazione
Grazie ancora
Una curiosità: si sa con quale margine d'errore (o, forse, sarebbe meglio chiamarlo intervallo di confidenza?) è stata prevista l'apparizione della supernova? Ore, giorni, mesi?
non lo so Daniela... ma penso che si possa arrivare alle ore o giù di lì (se non meno). Devo vedere se nel lavoro originale c'è scritto qualcosa, ma temo di no...
Wow che spettacolo!!! Non pensavo si potessero fare previsioni con questo livello di precisione...incredibile. Mi viene da pensare che posizione e massa della galassia intermedia debbano essere conosciute con una precisione assurda...!
Ma ogni galassia di quell'ammasso dovrebbe essere in grado di replicare l'immagine della superova giusto? Solo che magari l'immagine anziché formarsi sulla terra si forma da qualche altra parte....sto dicendo una cavolata?
No, no, Lampo... stai parlando come un LAMPO stampato! Dato che non sempre la conoscenza della distribuzione di massa è ben conosciuta, qualche playback magari si "manca" e ce ne se accorge dopo o non arriva proprio da noi... (come dici tu).
Ne approfitto per fare una constatazione molto triste:
A cento anni dalla nascita delle RG, una notizia del genere (che si aspetta da un anno) doveva avere una visibilità enorme in tutti i media, di ogni livello e grado. Non parliamo nelle scuole. Si ricordano i cent'anni di "cani e porci" e poi non si ricorda Einstein e la sua teoria che ha cambiato il modo di vedere il mondo, proprio con un'occasione del genere.
Vedere il passato o prevedere il futuro: cosa si può volere di più??? E si poteva già cominciare a parlare di entanglement, il passo successivo...
Il guaio è che in questi cent'anni nessuno ha fatto niente per rendere la RG di dominio pubblico, e primi fra tutti gli insegnanti che non saprebbero come parlarne. Perfino i cosiddetti "appassionati" di astronomia non la conoscono e ne parlano a vanvera come si è visto da poco... (addirittura non sanno cosa sia la RR)
Spieghiamo pure la fisica classica con tutti giochini del caso (e sono io il primo a farlo), ma non possiamo non rendere tutti partecipi della RG dopo 100 anni!!!!
Assurdo, assurdo... ultra assurdo
Come darti torto caro Enzo...i telegiornali sono sempre pronti a celebrare i 100 goal in serie A di qualche...calciatore...ma per RR e RG non hanno mai abbastanza tempo per dedicargli un servizio...che tristezza.
Senti un'altro dubbio già che ci sono...la croce di Einstein credevo riportasse la stessa immagine simultanea ripetuta 4 volte, invece ora mi sembra di capire che l'immagine che si forma nei 4 vertici della croce arriva a noi attraverso un cammino leggermente più lungo o più corto (dipende dalla distribuzione di massa della galassia lente...?) riportando di conseguenza eventi distaccati temporalmente.... Ma allora perchè proprio 4 punte e non 3...? E perchè non 5...?
Ti assicuro che prima di farti sta domanda ho provato a cercare una risposta in rete ma si trovano davvero mille spiegazioni ma una diversa dall'altra...spiegazioni superficiali e confuse
caro Lampo,
la croce si ha quando vi è un allineamento quasi perfetto(ma non veramente perfetto se no abbiamo l'anello) e la spiegazione deriva da calcoli matematici piuttosto complessi. Forse ne avevo anche parlato, ma devo cercare...
Tuttavia, come dici tu, la massa non è distribuita in modo uniforme e, quindi, anche per un fascio che arriva alla "lente" in modo geometricamente perfetto vi saranno delle traiettorie leggermente diverse dopo la deviazione. Tutte cose che possono esprimersi matematicamente in modo quasi perfetto e che permettono di fare due cose: se si conosce la distribuzione di massa, si può prevedere il ritardo; se non si conosce la distribuzione, il ritardo ci spiega la distribuzione...
Se non trovo qualcosa già fatto, vedrò di cercare di spiegare nel modo più semplice le diverse apparenze dipendenti dal più o meno perfetto allineamento...
Intanto sto preparando un articolo "rabbioso" per invitare tutti a dare il proprio contributo a far conoscere un centenario e una conferma veramente STORICI!!!!
Grande Enzo....grazie mille! E tanto di cappello per il tuo tentativo, nel tuo piccolo, di provare a cambiare le cose in questo mondo di...va beh...
carissimo...
Per semplificare di molto si potrebbe dire che se la lente è sferica e compatta (oltre che perfettamente allineata) si ha l'anello. Se invece abbiamo una galassia a simmetria non sferica le immagini si concentrano nei punti relativi agli assi dell'ellissi galattica. In poche parole, la distribuzione della gravità non è sferica... Il tutto detto in parole poverissime. Se riesco, proverò a fare qualcosa in più... Einstein se lo merita. Adesso mi dedico all'artcolo da divulgare a tutti... e grazie della comprensione...
bacioni a tutta la famiglia che spero cresca in fretta come le immagini della croce...