Trascinamento dello spazio-tempo
La
teoria della relatività generale stabilisce una profonda connessione
tra la materia e la geometria del cosiddetto spazio-tempo, nel quale ogni
punto è individuato non solo dalle tre coordinate spaziali ordinarie,
ma anche da una misura del tempo, necessaria perché il tempo è
anch'esso variabile. La presenza di materia incurva lo spazio e la forza
di gravità è considerata una conseguenza di questa curvatura:
un corpo soggetto alla gravitazione appare muoversi lungo traiettorie
curve. La teoria prevede inoltre che un corpo rotante molto denso trascini
attorno a sé la struttura dello spazio-tempo. La conferma dell'esistenza
di questo effetto è stata ottenuta misurando le variazioni dell'emissione
della radiazione X di alcuni sistemi di stelle doppie formate da un presunto
buco nero e da una stella di neutroni in rapida rotazione. In un sistema
binario composto da una stella di neutroni e un buco nero, materia si
trasferisce continuamente con un moto a spirale dalla stella di neutroni
al buco nero, formando un disco di accrescimento di materia attorno a
quest'ultimo ed emettendo intense radiazioni X per l'elevata velocità
raggiunta. Se la stella di neutroni è in rapida rotazione il suo
forte campo magnetico fa oscillare il disco di accrescimento attorno all'asse
di rotazione, come fa una trottola rotante inclinata: oscilla allora anche
la radiazione X emessa, evidenziando l'effetto di trascinamento dello
spazio-tempo.
Anche la Terra durante la rotazione produce un effetto di trascinamento
dello spazio-tempo locale attorno ad essa. Altera infatti la struttura
dello spazio-tempo circostante rispetto alle predizioni della teoria newtoniana.
L'effetto è comunque molto debole e per misurarlo servono strumenti
molto sensibili. Bisogna anche tenere conto di altri effetti che possono
mascherare quello di trascinamento, come, nel caso della Terra, gli effetti
legati alle variazioni della densità dell'atmosfera terrestre.
Un'altra difficoltà da tenere in considerazione è il fatto
che il campo gravitazionale terrestre non è uniforme (la massa
di una montagna produce una forza maggiore). La sonda Gravity Probe della
NASA ha tra i suoi scopi quello di misurare il trascinamento prodotto
dalla Terra e i primi risultati sembrano confermarlo.
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