Una nuova ricerca “si spinge coraggiosamente” dove i fisici non sono mai andati prima, ipotizzando cosa accadrebbe allo Spazio attorno a un motore a curvatura in avaria.
Le possibili conseguenze di un motore a curvatura in avaria
Gli appassionati di fantascienza hanno più che familiarità con il concetto di ” motore a curvatura “, un dispositivo che consente alle astronavi di viaggiare a velocità superiori a quella della luce , ovvero le cosiddette velocità “superluminali”. Questi strumenti sono solitamente descritti come in grado di manipolare la struttura stessa dello spazio e del tempo, o spaziotempo.
Persino gli appassionati di fantascienza più accaniti potrebbero sorprendersi nell’apprendere che ci sono alcune riflessioni teoriche sui motori a curvatura anche nella vera scienza. L’esempio più famoso è il ” motore Alcubierre ” del fisico messicano Miguel Alcubierre.
Inoltre, un team della Queen Mary University di Londra, della Cardiff University, della University of Potsdam e del Max Planck Institute (MPI) per la fisica gravitazionale ha scoperto che se le astronavi là fuori utilizzassero già motori a curvatura superluminali, potremmo rilevarli tramite minuscole increspature nello spaziotempo chiamate ” onde gravitazionali “, create se e quando questo motore a curvatura si guasta.
“Sebbene il motore a curvatura sia puramente teorico, ha una descrizione ben definita nella teoria della relatività generale di Einstein , e quindi le simulazioni numeriche ci permettono di esplorare l’impatto che potrebbero avere sullo spaziotempo sotto forma di onde gravitazionali”, ha affermato in una dichiarazione il capo del team Katy Clough della Queen Mary University di Londra.
Il warp drive sia nella fantascienza che nella vera scienza sono solitamente radicati nella teoria della gravità di Albert Einstein, nota come relatività generale. Postulata nel 1915, la relatività generale suggerisce che gli oggetti dotati di massa causano la deformazione del tessuto quadridimensionale dello spaziotempo. Gli effetti della gravità che sperimentiamo derivano da questa deformazione.
Maggiore è la massa di un oggetto, più estrema è la curvatura dello spazio che genera e, quindi, più forte è il suo effetto gravitazionale. La luce e altri oggetti dotati di massa sono costretti a viaggiare attorno alla complessa deformazione dello spazio.
La relatività generale suggerisce anche che quando gli oggetti accelerano, fanno sì che lo spaziotempo “risuoni” di onde gravitazionali. Tuttavia, gli oggetti su scala planetaria, come un’auto in accelerazione, hanno una massa troppo piccola per creare onde gravitazionali significative. Tuttavia, oggetti massicci come buchi neri e stelle di neutroni che ruotano l’uno attorno all’altro in sistemi binari e alla fine si scontrano creano onde gravitazionali che possono essere rilevate qui sulla Terra.
Clough e colleghi ipotizzano che anche i motori a curvatura potrebbero emettere onde gravitazionali, soprattutto se dovessero guastarsi.
Inoltre, Einstein basò la relatività generale sulla sua teoria della relatività speciale del 1905 ; il fondamento della relatività speciale è che nulla dotato di massa può muoversi più velocemente della velocità della luce.
Ciò significa che gli scrittori di fantascienza devono introdurre circostanze che consentano di infrangere questa regola, o almeno di modificarla leggermente, per poter prendere in considerazione il viaggio più veloce della luce. Nei fumetti DC , ad esempio, esiste un campo onnipresente al di fuori dello spaziotempo chiamato “forza della velocità” che fornisce a Wally West, Flash, l’energia necessaria per superare la luce (e Superman , se me lo chiedete).
In Star Trek , la materia esotica con massa negativa consente alla USS Enterprise di viaggiare a velocità superiori a quelle della luce o “velocità di curvatura” generando una bolla di curvatura attorno alla nave in cui lo spaziotempo viene deformato, compresso davanti alla nave e allungato dietro di essa.
Ciò significa che la USS Enterprise piega e deforma lo spaziotempo stesso, senza quindi infrangere le regole della relatività speciale di Einstein, a differenza di Flash e della sua forza di velocità.
Questo team ha esaminato cosa accadrebbe se una bolla di curvatura come quella usata in Star Trek collassasse o se il contenimento di questo concetto ipotetico fallisse. Per farlo, hanno iniziato con la creazione di simulazioni numeriche dello spaziotempo.
Hanno scoperto che un evento del genere genererebbe un’esplosione di onde gravitazionali con una frequenza più alta rispetto al “cinguettio” delle increspature dello spaziotempo create 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, questa esplosione di onde gravitazionali ad alta frequenza andrebbe oltre la capacità di rilevamento di 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 è la bolla di curvatura descritta da Alcubierre”, ha affermato Sebastian Khan, membro del team della Cardiff University. “Sebbene siamo stati in grado di dimostrare che un segnale osservabile potrebbe, in linea di principio, essere trovato da futuri rilevatori, data la natura speculativa del lavoro, questo non è sufficiente a guidare lo sviluppo futuro degli strumenti”.
Il team ha anche scoperto che un motore a curvatura in collasso emetterebbe onde alternate di “materia di energia negativa”, quindi onde di energia positiva. Se queste onde dovessero interagire con la normale materia non esotica, ciò darebbe agli scienziati un altro modo per dare la caccia ai motori a curvatura falliti.
Il team intende ora studiare come cambierebbe il segnale delle onde gravitazionali se si considerassero altri modelli di motore a curvatura e le conseguenze di un collasso che si verificasse durante un viaggio a velocità superluminali.
Naturalmente, tutto questo è speculazione, anche se ben fondata e matematicamente solida, poiché non ci sono prove concrete che i motori a curvatura possano esistere. Ma ciò non significa che queste scoperte siano prive di applicazioni.
“Per me, l’aspetto più importante dello studio è la novità di modellare accuratamente le dinamiche degli spazio-tempi a 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 affermato nella dichiarazione Tim Dietrich, membro del team del Max Planck Institute (MPI) per la fisica gravitazionale.
La ricerca del team è stata pubblicata sull’Open Journal of Astrophysics.
