Mentre il telescopio spaziale Fermi ha mappato il cielo dei raggi gamma con una risoluzione e una sensibilità senza precedenti, ora è stato in grado di effettuare una misurazione che ha fornito rare prove sperimentali sulla struttura stessa dello spazio e del tempo, unificate come spazio-tempo. La teoria della relatività di Einstein afferma che tutte le radiazioni elettromagnetiche viaggiano attraverso il vuoto alla stessa velocità. Fermi rilevò due fotoni a raggi gamma che variavano ampiamente in energia; eppure, anche dopo aver viaggiato per 7 miliardi di anni, i due diversi fotoni sono arrivati quasi contemporaneamente.
Il 10 maggio 2009, Fermi e altri satelliti hanno rilevato un cosiddetto scoppio di raggi gamma corti, designato GRB 090510. Gli astronomi pensano che questo tipo di esplosione si verifichi quando le stelle di neutroni si scontrano. Studi a terra mostrano che l'evento si è verificato in una galassia a 7,3 miliardi di anni luce di distanza. Dei numerosi fotoni a raggi gamma rilevati dalla LAT di Fermi dall'esplosione di 2,1 secondi, due energie possedute differiscono di un milione di volte. Eppure, dopo aver viaggiato per circa sette miliardi di anni, la coppia arrivò a soli nove decimi di secondo di distanza.
"Questa misurazione elimina qualsiasi approccio a una nuova teoria della gravità che preveda un forte cambiamento di energia dipendente dalla velocità della luce", ha detto Michelson. “Ad una parte su 100 milioni di miliardi, questi due fotoni hanno viaggiato alla stessa velocità. Einstein governa ancora. "
"I fisici vorrebbero sostituire la visione della gravità di Einstein - come espresso nelle sue teorie della relatività - con qualcosa che gestisca tutte le forze fondamentali", ha detto Peter Michelson, investigatore principale del Large Area Telescope di Fermi, o LAT, presso la Stanford University di Palo Alto, California "Ci sono molte idee, ma pochi modi per metterle alla prova."
Molti approcci a nuove teorie della gravità immaginano che lo spazio-tempo abbia una struttura mobile e schiumosa su scale fisiche trilioni di volte più piccole di un elettrone. Alcuni modelli prevedono che l'aspetto schiumoso dello spazio-tempo farà muovere i raggi gamma di energia più alta leggermente più lentamente dei fotoni a energia più bassa.
GRB 090510 mostrava i movimenti osservati più veloci, con la materia espulsa che si muoveva al 99,9995 percento della velocità della luce. Il raggio gamma di energia più alto mai visto da un lampo - 33,4 miliardi di elettroni volt o circa 13 miliardi di volte l'energia della luce visibile - è arrivato dal GRB 090902B di settembre. Lo 080916C di GRB dell'anno scorso ha prodotto la più grande energia totale, equivalente a 9000 supernovae tipiche.
Didascalia immagine principale: in questa illustrazione, un fotone (viola) trasporta un milione di volte l'energia di un altro (giallo). Alcuni teorici prevedono ritardi di viaggio per i fotoni di energia superiore, che interagiscono più fortemente con la natura schiumosa proposta dello spazio-tempo. Tuttavia, i dati di Fermi su due fotoni provenienti da un lampo di raggi gamma non mostrano questo effetto. L'animazione in basso mostra il ritardo che gli scienziati si aspettavano di osservare. Credito: NASA / Sonoma State University / Aurore Simonnet
Fonte: NASA
