(Phys.org) - Recenti rilevamenti di onde gravitazionali hanno permesso ai fisici di confermare con sempre maggiore precisione ciò che Einstein aveva predetto più di 100 anni fa nella teoria della relatività generale:che la gravità non agisce istantaneamente come pensava Newton, ma invece si propaga alla velocità della luce.

"La velocità di gravità, come la velocità della luce, è una delle costanti fondamentali nell'Universo, "Neil Cornish, un fisico alla Montana State University, detto Phys.org . "Fino all'avvento dell'astronomia delle onde gravitazionali, non avevamo modo di misurare direttamente la velocità di gravità."

Negli ultimi mesi, i fisici hanno fatto progressi molto rapidi nel limitare la velocità di gravità usando le osservazioni delle onde gravitazionali.

Inizialmente, i primi rilevamenti LIGO di onde gravitazionali hanno vincolato la velocità della gravità entro il 50% della velocità della luce.

In un articolo pubblicato la scorsa settimana in Lettere di revisione fisica , Cornish e i suoi coautori Diego Blas al CERN e Germano Nardini all'Università di Berna hanno combinato i primi tre eventi di onde gravitazionali segnalati dalle collaborazioni LIGO e Virgo, consentendo loro di migliorare i limiti originali entro circa il 45% della velocità della luce.

Solo due giorni dopo (e dopo che i fisici sopra menzionati hanno scritto il loro articolo), un altro articolo è stato pubblicato in Le Lettere del Giornale Astrofisico dalle collaborazioni LIGO e Virgo, i cui autori sono affiliati a quasi 200 istituzioni in tutto il mondo. Utilizzando i dati delle onde gravitazionali emesse da una fusione binaria di stelle di neutroni rilevata ad agosto, sono stati in grado di vincolare la differenza tra la velocità della gravità e la velocità della luce a tra -3 x 10 ^-15 e 7 x 10 ^-16 volte la velocità della luce.

La ragione dell'enorme salto di precisione è che l'evento della stella di neutroni non ha emesso solo onde gravitazionali, ma anche radiazioni elettromagnetiche sotto forma di raggi gamma. L'emissione simultanea di onde gravitazionali e luce dalla stessa sorgente ha permesso agli scienziati di fissare limiti alla velocità di gravità che sono molti ordini di grandezza più rigorosi di quelli che potrebbero essere impostati utilizzando i soli segnali delle onde gravitazionali.

A seconda che una sorgente astrofisica emetta sia onde gravitazionali che luce o solo la prima, gli scienziati adottano approcci diversi per limitare la velocità di gravità. Quando una sorgente emette sia onde gravitazionali che luce, gli scienziati possono misurare la differenza (se presente) nei tempi di arrivo dei due diversi tipi di segnali a un singolo rivelatore. Nel AJL carta, gli scienziati hanno misurato un ritardo di arrivo di pochi secondi tra segnali che hanno percorso una distanza di oltre cento milioni di anni luce. Un ritardo così piccolo su questa distanza non è considerato praticamente nulla.

D'altra parte, quando una sorgente emette solo onde gravitazionali, gli scienziati devono rilevare lo stesso segnale in più rilevatori terrestri e misurare la differenza (molto piccola) nei tempi di arrivo. Gli scienziati del PRL la carta ha fatto questo confrontando i segnali rilevati da due rilevatori LIGO situati a 1800 miglia di distanza:uno a Hanford, Washington, e l'altro a Livingston, Louisiana.

Come spiegano i fisici, è possibile migliorare notevolmente i limiti della velocità di gravità utilizzando sorgenti che emettono solo onde gravitazionali. Per esempio, utilizzando quattro rilevatori situati in luoghi diversi sulla Terra, con cinque eventi di onde gravitazionali per il confronto, i vincoli potrebbero migliorare entro l'1% della velocità della luce. Ma non sono ancora riusciti a raggiungere il grado di precisione degli esperimenti che hanno accesso sia alla gravità che alla luce.

Globale, delimitare la velocità della luce ha molte implicazioni significative per la fisica fondamentale e la cosmologia. Una delle maggiori implicazioni è che i limiti ristretti forniscono un test più preciso della relatività generale ed escludono proposte alternative alla relatività generale.

"Molte teorie alternative della gravità, inclusi alcuni che sono stati invocati per spiegare l'espansione accelerata dell'Universo, prevedere che la velocità della gravità è diversa dalla velocità della luce, " Disse Cornish. "Molte di queste teorie sono state escluse, limitando così i modi in cui la teoria di Einstein può essere sensibilmente modificata, e rendere l'energia oscura una spiegazione più probabile per l'espansione accelerata."

© 2017 Phys.org