Una nuova ricerca si spinge “audacemente” dove i fisici non sono mai andati prima, suggerendo cosa accadrà allo spazio attorno a un motore a curvatura fallito.
Gli appassionati di fantascienza conoscono bene il concetto di “propulsione a curvatura”, un dispositivo che consente ai veicoli spaziali di viaggiare a velocità superiori a quelle della luce, o le cosiddette velocità “iper-ottiche”. Questi dispositivi sono solitamente descritti come in grado di manipolare il tessuto stesso del tempo e dello spazio, o dello spazio-tempo. Tuttavia, anche i fan più accaniti della fantascienza potrebbero rimanere sorpresi nell’apprendere che ci sono alcune riflessioni teoriche sui motori a curvatura anche nella scienza reale. L’esempio più famoso è il “motore di torsione” inventato dal fisico messicano Miguel Alcubierre.
Inoltre, un team della Queen Mary University di Londra, dell’Università di Cardiff, dell’Università di Potsdam e del Max Planck Institute for Gravitational Physics ha scoperto che se i veicoli spaziali là fuori utilizzano davvero motori di deformazione più veloci della luce, potremmo rilevarli attraverso minuscoli increspature nello spaziotempo chiamate “onde gravitazionali” che si formerebbero se questi motori collassassero.
“Sebbene i motori di torsione siano puramente teorici, hanno una descrizione ben definita nella teoria della relatività generale di Einstein, quindi le simulazioni numeriche ci permettono di esplorare l’effetto che potrebbero avere”, ha detto in una nota la leader del team Katie Clow della Queen Mary University di Londra. sullo spazio-tempo sotto forma di onde gravitazionali.
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Fantascienza contro fatti scientifici
I motori di flessione nella fantascienza e nella scienza reale di solito hanno le loro radici nella teoria della gravità di Albert Einstein, nota come relatività generale. La relatività generale, introdotta nel 1915, suggerisce che gli oggetti dotati di massa provocano la curvatura del tessuto quadridimensionale dello spaziotempo. Gli effetti gravitazionali che sperimentiamo derivano da questa curvatura.
Maggiore è la massa di un oggetto, maggiore è la curvatura dello spazio che genera e quindi maggiore il suo effetto gravitazionale. La luce e altri oggetti dotati di massa sono costretti a viaggiare attorno alla complessa curvatura dello spazio.
La relatività generale suggerisce anche che quando gli oggetti accelerano, fanno sì che lo spazio-tempo “risuoni” con le onde gravitazionali. Tuttavia, gli oggetti su scala planetaria, come un’auto in accelerazione, hanno una massa troppo piccola per creare grandi onde gravitazionali. Tuttavia, oggetti massicci come i buchi neri e le stelle di neutroni che orbitano l’un l’altro in binari e alla fine si scontrano creano onde gravitazionali che possono essere rilevate qui sulla Terra.
Klug e i suoi colleghi sottolineano che anche i motori a curvatura potrebbero emettere onde gravitazionali, soprattutto se falliscono.
Inoltre, Einstein basò la relatività generale sulla sua teoria della relatività speciale del 1905; La base della relatività ristretta è che nulla che abbia una massa può muoversi più velocemente della luce.
Ciò significa che gli scrittori di fantascienza devono introdurre circostanze che consentano di infrangere questa regola, o almeno leggermente stravolgerla, per poter considerare i viaggi a velocità superiore alla luce. Nei fumetti DC, ad esempio, esiste un campo diffuso al di fuori dello spaziotempo chiamato Forza della Velocità, che fornisce a Wally West, o Flash, l’energia necessaria per superare la Luce (e Superman, se me lo chiedi).
In Star Trek, la materia esotica di massa negativa consente alla USS Enterprise di viaggiare a velocità superiori a quella della luce o “velocità di curvatura” generando una bolla di curvatura attorno alla nave in cui lo spazio-tempo è curvo e compresso davanti alla nave e teso dietro di esso. Ciò significa che la USS Enterprise piega e distorce lo spazio-tempo stesso, e quindi non infrange le regole della relatività speciale di Einstein, a differenza di Flash e della sua Forza della Velocità.
Questa squadra ha esaminato cosa accadrebbe se una bolla di curvatura come quella usata in Star Trek crollasse o se questo ipotetico concetto non riuscisse a contenerla. Per fare ciò, hanno iniziato creando una simulazione digitale dello spazio-tempo.
I ricercatori hanno scoperto che un tale evento genererebbe un’esplosione di onde gravitazionali con una frequenza superiore al “cinguettio” delle increspature spazio-temporali che si verificano quando buchi neri binari o stelle di neutroni si scontrano e si fondono.
Proprio come parte della luce ha una frequenza troppo alta per essere vista dai nostri occhi, queste esplosioni di onde gravitazionali ad alta frequenza andrebbero oltre la capacità di rilevamento degli interferometri come il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).
Tuttavia, i futuri rilevatori di onde gravitazionali potrebbero essere in grado di rilevarle.
“Nel nostro studio, la forma iniziale dello spaziotempo era la bolla di curvatura descritta da Alcubierre”, ha detto il membro del team Sebastian Khan dell’Università di Cardiff “Mentre siamo stati in grado di dimostrare che in linea di principio è possibile trovare un segnale osservabile con i futuri rilevatori. questo “Non abbastanza per guidare lo sviluppo futuro dell’hardware, data la natura speculativa del lavoro.”
Il team ha anche scoperto che un collasso del motore a curvatura emetterebbe onde alternate di “materia di energia negativa”, quindi onde di energia positiva. Se queste onde interagissero con la materia ordinaria e non esotica, ciò fornirebbe agli scienziati un altro modo per cercare i motori a curvatura guasti.
Il team ora intende studiare come cambia il segnale delle onde gravitazionali quando si considerano altri modelli di motori in flessione e le conseguenze del collasso che si verifica durante il viaggio a velocità superiori a quella della luce.
Naturalmente, tutto questo è solo speculazione, anche se giustificata e matematicamente solida, poiché non esiste alcuna prova reale che possano esistere motori a curvatura. Ma ciò non significa che questi risultati non abbiano applicazioni.
“Per me, l’aspetto più importante dello studio è la novità della modellazione precisa delle dinamiche spazio-temporali dell’energia negativa e la possibilità di estendere le tecniche a situazioni fisiche che possono aiutarci a comprendere meglio l’evoluzione e l’origine del nostro universo”, ha detto nella dichiarazione il membro del team Tim Dietrich dell’Istituto Max Planck per la fisica gravitazionale.
La ricerca del team è stata pubblicata in Giornale aperto di astrofisica.
