Un team guidato dall'UCLA ha scoperto un nuovo modo di sondare l'ipotetica quinta forza della natura usando due decenni di osservazioni all'Osservatorio W.M. Keck, il telescopio terrestre più produttivo al mondo dal punto di vista scientifico.

Ci sono quattro forze conosciute nell'universo:forza elettromagnetica, forte forza nucleare, forza nucleare debole, e forza gravitazionale. I fisici sanno come far funzionare insieme i primi tre, ma la gravità è quella strana. Per decenni, ci sono state teorie che una quinta forza leghi la gravità alle altre, ma finora nessuno è stato in grado di dimostrarlo.

"Questo è davvero emozionante. Ci sono voluti 20 anni per arrivare qui, ma ora il nostro lavoro sullo studio delle stelle al centro della nostra galassia sta aprendo un nuovo metodo per osservare come funziona la gravità, " ha detto Andrea Ghez, Direttore dell'UCLA Galactic Center Group e coautore dello studio.

La ricerca è pubblicata nell'attuale numero di Lettere di revisione fisica .

Ghez e i suoi collaboratori hanno analizzato immagini estremamente nitide del centro della nostra galassia scattate con l'ottica adattiva (AO) dell'Osservatorio Keck. Ghez ha utilizzato questo sistema all'avanguardia per tracciare le orbite delle stelle vicino al buco nero supermassiccio situato al centro della Via Lattea. Il loro percorso stellare, guidato dalla gravità creata dal buco nero supermassiccio, potrebbe dare indizi sulla quinta forza.

"Osservando le stelle muoversi per oltre 20 anni utilizzando misurazioni molto precise prese dai dati dell'Osservatorio Keck, puoi vedere e mettere dei vincoli su come funziona la gravità. Se la gravitazione è guidata da qualcosa di diverso dalla teoria della relatività generale di Einstein, vedrai piccole variazioni nei percorsi orbitali delle stelle, " ha detto Ghez.

Questa è la prima volta che la teoria della quinta forza è stata testata in un forte campo gravitazionale come quello creato dal buco nero supermassiccio al centro della Via Lattea. Storicamente, le misurazioni della gravità del nostro sistema solare create dal nostro sole sono state utilizzate per cercare di rilevare la quinta forza, ma ciò si è rivelato difficile perché il suo campo gravitazionale è relativamente debole.

"È entusiasmante poterlo fare perché possiamo porre una domanda fondamentale:come funziona la gravità?" disse Ghez. "La teoria di Einstein lo descrive magnificamente bene, ma ci sono molte prove che dimostrano che la teoria ha dei buchi. La semplice esistenza di buchi neri supermassicci ci dice che le nostre attuali teorie su come funziona l'universo sono inadeguate a spiegare cos'è un buco nero".

Ghez e il suo team, tra cui l'autore principale Aurelien Hees e il coautore Tuan Do, entrambi dell'UCLA, non vediamo l'ora che arrivi l'estate del 2018. Questo è quando la stella S0-2 sarà alla sua distanza più vicina al buco nero supermassiccio della nostra galassia. Ciò consentirà al team di assistere alla trazione della stella alla massima forza gravitazionale, un punto in cui si prevede che qualsiasi deviazione dalla teoria di Einstein sia la maggiore.