redshift gravitazionale

redshift gravitazionale

Spostamento verso valori maggiori della lunghezza d’onda della luce emessa da una sorgente che si trova in un campo gravitazionale, prevista dalla teoria della relatività generale di Einstein. Nel visibile, l’effetto è uno spostamento verso il colore rosso. Il redshift gravitazionale deriva direttamente dal principio di equivalenza, in base al quale è impossibile distinguere tra un campo gravitazionale locale e un’equivalente accelerazione uniforme in una piccola regione dello spazio-tempo. Quantitativamente, nel limite di un campo gravitazionale debole, si ha che λ/λ₀=∆Φ/c², dove λ è la lunghezza d’onda osservata, λ₀ la lunghezza d’onda emessa dalla sorgente, c la velocità della luce e ∆Φ la variazione del potenziale gravitazionale newtoniano. In campi gravitazionali intensi, a distanza radiale r da una massa M, si ha che λ/λ₀=(1-2GM/(c²r))^-1/2, dove G è la costante gravitazionale. Si noti che la lunghezza d’onda osservata tende a infinito per r che tende al raggio di Schwarzschild R_s=2GM/c², ossia al raggio dell’orizzonte degli eventi. Il redshift gravitazionale è stato misurato sulla Terra negli anni Sessanta all’Università di Harvard esaminando raggi gamma emessi e assorbiti da nuclei atomici. È stato anche osservato il redshift gravitazionale della luce proveniente dal Sole, ma con una scarsa accuratezza a causa del movimento della superficie solare, che introduce il redshift dovuto all’effetto Doppler. Oggetti celesti che si prestano alla misurazione del redshift gravitazionale sono le nane bianche, stelle molto compatte: negli anni Cinquanta e Settanta sono state ottenute misurazioni accurate riguardanti Sirio B. La misura del redshift gravitazionale delle nane bianche è anche un mezzo importante per capire qualcosa di più della struttura di questi corpi celesti, perché ci fornisce il valore del rapporto M/R tra la massa e il raggio che, unito al valore M/R² ricavato da misurazioni della gravità superficiale per via spettroscopica, permette di ottenere i valori della massa e del raggio.

→ Gravitazione