Lo spazio si espande anche a casa nostra

Le sonde Pioneer 10 e 11 si stanno allontanando dal Sole e sono giunte a circa 20 unità astronomiche da noi. Tuttavia, lo studio del loro movimento ha mostrato una strana anomalia che ha fatto prospettare perfino una revisione della legge di gravità. Sergei Kopeikin, dell’Università del Missouri, dà una spiegazione molto più semplice e -forse- anche più ovvia.

Entrambe le navicelle Pioneer 10 e 11, sono state lanciate nel 1972 e 1973 per visitare i sistemi di Giove e Saturno. Oggi sono molto più lontani (circa 20 unità astronomiche) e stanno allontanandosi decelerando a causa della gravità solare. Il fatto è che la decelerazione risulta troppo grande. Nessuna spiegazione sembrava dare una risposta sicura a questa anomalia. Pressione di radiazione, cambiamento della legge di gravità e altre teorie erano state prospettate, ma senza chiare conferme.

La decelerazione  è stata calcolata inviando segnali verso le sonde e aspettando che esse li rimandassero indietro, sotto forma di fotoni sia nel visibile che nelle onde radio. Il problema si comprende se noi consideriamo che la velocità è uguale allo spazio diviso per il tempo della doppia percorrenza (da noi alle sonde e dalle sonde a noi). Una decelerazione vuol dire che la sonda sta diminuendo la sua velocità in modo superiore al previsto. Per essere più semplici, limitiamoci a dire che sta rallentando perché la velocità di allontanamento è minore di quella prevista dalla legge di gravità “accettata” finora.  Ciò comporta una differenza tra la posizione calcolata e quella osservata delle sonde. Essa è piccola, solo 400 km, ma non trascurabile con le tecnologie odierne.

Tuttavia, questo ragionamento è valido se noi ipotizziamo che lo Spazio (con la S maiuscola) sia quello che è (immutabile) e che la velocità della luce sia sempre la stessa e quindi, di conseguenza, sia lo stesso anche il tempo di percorrenza. In questa ipotesi, una variazione di velocità osservata può essere dovuta solo a uno spazio, percorso dalle sonde, minore di quello atteso. Decresce lo spazio percorso, il tempo resta immutato e, di conseguenza, la velocità delle sonde diminuisce in modo anomalo.

Le cose cambiano però se tengo conto che anche nei piccolissimi confini del nostro Sistema Solare lo Spazio si sta espandendo. Una frazione ridicola, ma legata all’espansione dell’intero Universo. Se provassimo a calcolare l’infinitesima ripercussione su una scala di solo 20 unità astronomiche , la risposta diventerebbe estremamente interessante. Immaginiamo che sia lo Spazio tra noi e le navicelle a essersi espanso. Ciò comporta che un fascio di luce inviato alle navicelle e rimandato indietro ha dovuto percorrere uno spazio maggiore di quello che esisteva al momento della partenza. Analogamente il fascio di fotoni deve aver impiegato più tempo per arrivare e tornare indietro. La velocità non è cambiata (o almeno non di più di quanto previsto dalla legge di gravità), essendo variati sia spazio che tempo di percorrenza. L’anomalia, quindi, non esisterebbe. Sarebbe solo dovuta al fatto di aver considerato fisso il tempo, mentre in realtà si è allungato anch’esso. La velocità misurata sarebbe quindi un artefatto del non aver considerato l’espansione dell’Universo su scala “locale”. I 400 km sarebbero strettamente legati alla misura dell’espansione stessa.

I calcoli devono ancora essere fatti in modo accurato, data l’eseguità delle variazioni riscontrate (la variazione nell’accelerazione di gravità sarebbe dell’ordine di 8.74±1.33×10−10 m/s2). Tuttavia, sarebbe il modo più semplice e ovvio per risolvere una specie di “paradosso”, quello dei Pioneer troppo lenti.

pioneer 10 e 11
I Pioneer 10 e 11 potrebbero darci una misura dell’espansione “locale” dell’Universo.

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23 Commenti    |    Aggiungi un Commento

  1. Enzo... sono un pò in confusione..... ma allora anche lo Spazio (con la S maiuscola) nel nostro sistema solare si sta espandendo?
    credevo che lo Spazio intergalattico non "risentisse" dell'espanzione, ma solo tra ammassi di galassie!
    chiedo lumi....

  2. Citazione Originariamente Scritto da etruscastro Visualizza Messaggio
    Enzo... sono un pò in confusione..... ma allora anche lo Spazio (con la S maiuscola) nel nostro sistema solare si sta espandendo?
    credevo che lo Spazio intergalattico non "risentisse" dell'espanzione, ma solo tra ammassi di galassie!
    chiedo lumi....
    piano, piano... tutto lo Spazio si espande. Lui non fa differenza tra stelle, galassie, pianeti, ecc. Pensa sempre al palloncino: si espande tutto, ma su piccole scale non te ne accorgi. Un giorno si espanderà anche la materia stessa e le particelle si staccheranno (se ci fosse un'accelerazione nell'espansione). Perchè dovrebbe espandersi solo tra gli ammassi? Diciamo che all'interno degli ammassi la gravità lotta disperatamente e riesce a essere più forte dell'espansione. E' come se sul palloncino le macchioline si avvicinassero tra loro per moto proprio mentre il tutto si gonfia. O, meglio ancora: tu cerchi di arrivare a riva con un mare agitato. Se sei forte ce la puoi fare, se no vieni trasportato dalla corrente...

    Sui pioneer sono anch'io molto dubbioso. Teoricamente funziona, ma bisognerebbe calcolare gli effetti. E poi perchè non si nota sui Voyager? Non so... ambasciator non porta pena...

  3. Citazione Originariamente Scritto da etruscastro Visualizza Messaggio
    Enzo... sono un pò in confusione..... ma allora anche lo Spazio (con la S maiuscola) nel nostro sistema solare si sta espandendo?
    credevo che lo Spazio intergalattico non "risentisse" dell'espanzione, ma solo tra ammassi di galassie!
    chiedo lumi....
    aggiungo: se vai nel capitolo delle distanze sul libro, vedrai che per distanze piccole tutte le distanze sembrano diventare uguali. Per vedere le differenze devi allontanarti parecchio...

  4. Citazione Originariamente Scritto da Vincenzo Zappalà Visualizza Messaggio
    piano, piano... tutto lo Spazio si espande. Lui non fa differenza tra stelle, galassie, pianeti, ecc. Pensa sempre al palloncino: si espande tutto, ma su piccole scale non te ne accorgi. Un giorno si espanderà anche la materia stessa e le particelle si staccheranno (se ci fosse un'accelerazione nell'espansione). Perchè dovrebbe espandersi solo tra gli ammassi? Diciamo che all'interno degli ammassi la gravità lotta disperatamente e riesce a essere più forte dell'espansione. E' come se sul palloncino le macchioline si avvicinassero tra loro per moto proprio mentre il tutto si gonfia. O, meglio ancora: tu cerchi di arrivare a riva con un mare agitato. Se sei forte ce la puoi fare, se no vieni trasportato dalla corrente...

    Sui pioneer sono anch'io molto dubbioso. Teoricamente funziona, ma bisognerebbe calcolare gli effetti. E poi perchè non si nota sui Voyager? Non so... ambasciator non porta pena...
    hai perfettamente ragione... non ho pensato all'esempio del palloncino, ma erroneamente mi sono basato solo sulla costante di Hubble

    E poi perchè non si nota sui Voyager?
    eccellente riflessione...

  5. Citazione Originariamente Scritto da Vincenzo Zappalà Visualizza Messaggio
    aggiungo: se vai nel capitolo delle distanze sul libro, vedrai che per distanze piccole tutte le distanze sembrano diventare uguali. Per vedere le differenze devi allontanarti parecchio...
    infatti....

  6. anch'io avevo capito che all'interno delle galassie il fenomeno non si manifestava....
    ma allora anche in scala minore,il fatto che la luna si allontana da noi di quattro cm all'anno mi pare(ho letto attribuita alle dinamiche derivanti dalle maree oceaniche),non potrebbe invece a questo punto essere attribuita al fenomeno espansivo?

  7. mi sta sfuggendo qualcosa o la presente discussione è da riallacciare con quell'altra " COSA RALLENTA I PIONEER ? " ??
    non sono quindi i Pioneer a rallentare ( oltre il previsto.. ) ma è lo spazio che espandendosi sballa ciò che ci si attendeva ? ( V=s/T ) ???

  8. Citazione Originariamente Scritto da marcom73 Visualizza Messaggio
    mi sta sfuggendo qualcosa o la presente discussione è da riallacciare con quell'altra " COSA RALLENTA I PIONEER ? " ??
    non sono quindi i Pioneer a rallentare ( oltre il previsto.. ) ma è lo spazio che espandendosi sballa ciò che ci si attendeva ? ( V=s/T ) ???
    Si, la notizia è la stessa.
    Però mi sarebbe venuto da pensare che un'eventuale effetto dell'espansione a livello locale avrebbe dovuto essere quello di un'apparente accelerazione, non decelerazione... boh?

  9. Citazione Originariamente Scritto da AlexanderG Visualizza Messaggio
    Domanda: in circa due miliardi di anni, seguendo questa teoria, di quanto può essersi espansa la Terra?
    Se ho capito bene tutte le spiegazioni precedenti (comprese quelle in altre discussioni), la risposta è: nulla.
    Le forze di coesione si oppongono tutte alla espansione materiale degli oggetti, che quindi non cambiano dimensione. Almeno per il momento, ma tra qualche miliardo di miliardo di anni se ne potrebbe riparlare, visto che l'espansione sembra accelerare.