Lensing Gravitazionale

Teoria della Relatività Generale, Deformazione dello spazio tempo, Lensing sono termini indigesti per buona parte delle persone che ne conoscono il significato, ma sconosciuti o quasi per la maggior parte.

Riuscire a crearsi un’immagine mentale di cosa sia lo spazio-tempo, senza tirare in ballo la teoria formale implica di per sé uno sforzo mentale notevole.
Inoltre se si prendono in considerazione le deformazioni si complicano ulteriormente le cose.

Facciamo un passo alla volta.
Immaginiamo di trovarci nel paesaggio ritratto nella foto a sinistra: se proprio al centro del viottolo venisse posto un mini buco nero, la figura verrebbe distorta come mostrato nella figura a destra.photo 1

Sappiamo per certo che qualsiasi oggetto massiccio nell’Universo, come può essere una stella o una galassia, deforma lo spazio tempo circostante curvandolo.
Il metodo più efficacie per renderci conto di questa curvatura è osservare come si comporta la luce lungo di essa.
Sappiamo che anche la luce è vincolata alla struttura dello spazio-tempo: se la luce incontra lungo il suo cammino (da un oggetto luminoso a noi) un “ostacolo”, viene deviata e le immagini che riceveremo nei nostri telescopi saranno inevitabilmente deformate.

Questi sono i concetti fondamentali su cui si basa il fenomeno di lente gravitazionale (o lensing): le masse si comportano come delle lenti che amplificano e distorcono le immagini, regalandoci scenari incredibili come quelli immortalati dal telescopio spaziale Hubble.

photo 2photo 3

Nella figura si può osservare come le immagini delle sorgenti luminose (sullo sfondo) si allunghino e si deformino intorno a un punto centrale, formando anelli concentrici.

La scoperta e lo studio dei primi fenomeni riconosciuti di lensing risalgono alla seconda metà degli anni ’90 e ad oggi, è una delle tecniche più utilizzate per l’individuazione e lo studio di corpi celesti, soprattutto di quelli molto lontani come Buchi Neri supermassicci, galassie ellittiche molto, AGN ( galassie caratterizzate da un intensa attività energetica, emessa da una regione compatta posta al loro centro) fortemente oscurati da polveri o di interi ammassi di galassie.

Dall’analisi di immagini simili è stato ipotizzato che distorsioni e aberrazioni nelle immagini delle sorgenti luminose siano causate dalla presenza di oggetti non visibili di massa non indifferente, posti al centro degli “anelli” concentrici.
Tale ipotesi è stata confermata da successive osservazioni fatte mediante l’utilizzo di moderni radiotelescopi e di telescopi spaziali (muniti di apposite strumentazioni calibrate sulla banda degli Infrarossi) che ne hanno rilevato la presenza.
Dall’entità della distorsione è possibile risalire a una stima della massa dell’oggetto e da ulteriori elaborazioni delle immagini, se ne può ricostruire la forma.

Data la complessità dei processi di elaborazione dati, incappare in errori di valutazione è inevitabile: ad esempio, è successo che un AGN oscurato venisse scambiato per una normalissima galassia ellittica.

Nonostante le difficoltà la ricerca continua e lo studio del lensing trova numerose applicazioni, in particolare nell’individuazione dei cosiddetti dark clusters, ammassi costituiti prevalentemente da materia oscura.
[FV]