Fai cadere contemporaneamente una biglia e una palla di cannone dalla Torre Pendente di Pisa e colpiranno il suolo contemporaneamente. Questo fatto è spiegato dalla teoria della gravità di Albert Einstein, la relatività generale, che prevede che tutti gli oggetti cadano allo stesso modo, indipendentemente dalla loro massa o composizione.

Anche la Terra e la luna "cadono" allo stesso modo verso il sole mentre orbitano l'una intorno all'altra.

La teoria di Einstein ha superato tutti i test nei laboratori e altrove nel nostro sistema solare. Ma gli scienziati sanno che la meccanica quantistica si comporta in modo diverso, quindi la teoria di Einstein deve rompersi da qualche parte. Questo principio vale anche per oggetti con gravità estrema?

La risposta è si, " secondo un team internazionale di astronomi, incluso uno dell'Università del Wisconsin-Milwaukee. Hanno testato la domanda con l'aiuto di tre stelle che orbitano l'una intorno all'altra in un "laboratorio" naturale di circa 4, 200 anni luce dalla Terra.

I risultati della squadra, guidato da ricercatori dell'Università di Amsterdam e dell'Istituto olandese di radioastronomia (ASTRON), sono pubblicati oggi in Natura .

Sistema a tripla stella

Il loro soggetto di prova è un sistema a tripla stella chiamato PSR J0337+1715, costituito da una stella di neutroni in un'orbita di 1,6 giorni con una nana bianca. Questa coppia è in un'orbita di 327 giorni con un'altra nana bianca più lontana.

Circa le dimensioni di un pianeta, una nana bianca è una stella che ha esaurito il suo combustibile nucleare e ne rimane solo il nucleo caldo. Mentre le nane bianche sono piccole e dense, niente batte la densità di una stella di neutroni, che è una cenere rimasta dopo che una stella bruciata è esplosa. La sua gravità ha schiacciato gli enormi resti in un residuo delle dimensioni di una città.

La stella di neutroni diventa una pulsar quando ruota rapidamente e ha un forte campo magnetico. Le pulsar emettono onde radio, Raggi X o anche luce ottica ad ogni rotazione.

I ricercatori hanno effettuato la misurazione semplicemente seguendo la stella di neutroni, una pulsar.

"Ruota 366 volte al secondo, e fasci di onde radio ruotano lungo, " disse Anne Archibald, il primo autore del documento presso ASTRON e l'Università di Amsterdam. "Spazzano la Terra a intervalli regolari, come un faro cosmico. Abbiamo usato questi impulsi radio per tracciare la posizione della stella di neutroni".

Gravità nana bianca

Quando la pulsar si muove, qualcosa lo sta causando, disse David Kaplan, un professore associato di fisica presso l'Università del Wisconsin-Milwaukee e coautore del documento. "Se Einstein ha ragione, deve essere la gravità della nana bianca che sta girando a far muovere la pulsar".

Il team di astronomi ha seguito la stella di neutroni per sei anni utilizzando il Westerbork Synthesis Radio Telescope nei Paesi Bassi, il Green Bank Telescope in West Virginia e l'Osservatorio di Arecibo a Porto Rico.

Se la stella di neutroni cadesse in modo diverso dalla nana bianca, gli impulsi arriverebbero in un momento diverso da quello previsto. Ma per quanto ne sanno i ricercatori, ciò non è accaduto. Archibald e i suoi colleghi hanno scoperto che qualsiasi differenza tra le accelerazioni della stella di neutroni e la nana bianca è troppo piccola per essere rilevata.

Questo sistema offre ai ricercatori l'opportunità di testare la natura della gravità con molta più sensibilità, disse Kaplan, che è stato tra i ricercatori che hanno pubblicato per la prima volta sul sistema scoperto nel 2012.

"Abbiamo fatto meglio con questo sistema rispetto ai test precedenti di un fattore 10, " disse Kaplan. "Ma non è una risposta ferrea. Riconciliare la gravità con la meccanica quantistica è ancora irrisolto".

Non posso ignorare la relatività

Una descrizione più precisa della gravità è importante anche per altri motivi, disse Kaplan.

"Se hai ignorato la relatività generale ma poi hai provato a usare il GPS sul tuo telefono, finiresti lontano dalla tua destinazione, " ha detto. "Ma stiamo anche cercando di capire come funziona l'universo qui. Ancora non capiamo come si muovono le stelle".

I progressi nei radiotelescopi offrono maggiori possibilità di trovare il perfetto sistema triplo da testare, disse Jason Hessels, professore associato presso ASTRON e l'Università di Amsterdam.

Se lo Square Kilometer Array è costruito in Australia e Sud Africa come previsto, sarebbe il radiotelescopio più grande del mondo, in grado di trovare molte più pulsar al millisecondo come sono ora conosciute nella nostra galassia.

"Tra questi sistemi ancora sconosciuti possono nascondersi strumenti ancora più potenti per comprendere l'universo, " disse Hessels. "Forse uno di questi può fornire la nostra prima occhiata a una teoria oltre quella di Einstein."