AstroRubrica: Un sorriso cosmico
Nel 2015, il telescopio spaziale Hubble immortalò l'ammasso di galassie SDSS J1038+4849, rivelandoci un'immagine peculiare che ricorda un volto sorridente come quello dello Stregatto di Alice nel Paese delle Meraviglie.
SDSS J1038+4849, chiamato anche il Gatto del Cheshire, è un ammasso di galassie nella costellazione dell'Orsa Maggiore a circa 4,6 miliardi di anni luce da noi, formato da due sottoammassi di galassie.
Con due occhi luminosi e una bocca curva, questo smile cosmico è il risultato di galassie lontane la cui luce è stata deviata da un fenomeno noto come lente gravitazionale. Quest’illusione ottica caratterizza molte strutture nell'universo, permettendoci di osservare oggetti nascosti e galassie che altrimenti sarebbero troppo deboli o troppo lontane per essere viste.
La relatività generale e le lenti gravitazionali
La relatività generale di Einstein ci dice che la gravità non è una forza che attira le cose, ma è legata alla curvatura dello spazio-tempo stesso, il tessuto quadrimensionale dell’universo. Gli oggetti massicci, come stelle, galassie, interi ammassi, o buchi neri, deformano questo spazio-tempo come un peso che piega un telo elastico. La luce, che viaggia sempre in linea retta, finisce per piegarsi e seguire la forma di questo telo e le sue curvature, e la sua traiettoria appare così deviata quando si avvicina a oggetti molto massicci.
Questo è il fenomeno fisico alla base delle lenti gravitazionali. La regione dello spazio-tempo deformata agisce come una lente naturale che ingrandisce, allunga, o addirittura duplica, l'immagine di oggetti molto più lontani, che altrimenti rimarrebbero invisibili.
In casi particolari, quando si verificano particolari condizioni di simmetria tra la lente, la sorgente e l'osservatore, la luce viene distorta formando degli archi noti come anelli di Einstein.
Esempi spettacolari di lenti gravitazionali
La prima osservazione e conferma del fenomeno avvenne nel 1919, durante un'eclissi solare, quando un gruppo guidato da Arthur Eddington e Frank Watson Dyson osservò che la luce delle stelle vicine al disco solare era leggermente spostata rispetto al solito. La posizione delle stelle era infatti cambiata a causa della curvatura dello spazio-tempo attorno al Sole.
Nell’ammasso del Gatto del Cheshire, la massa combinata di centinaia di galassie deforma lo spazio-tempo così che la luce di galassie remote molto più distanti viene curvata formando il brillante sorriso catturato dal telescopio Hubble.
Un altro esempio straordinario è l'ammasso Abell 2218, nella costellazione del Drago, composto da circa 13.000 galassie. La sua enorme gravità agisce come una potente lente gravitazionale che ci ha permesso di identificare diverse galassie estremamente lontane. I diversi archi sono infatti immagini ingrandite e distorte di galassie più lontane.
L'effetto delle lenti gravitazionali è largamente sfruttato non solo per amplificare le immagini di oggetti cosmici lontani, ma anche per studiare vari fenomeni astrofisici, come la distribuzione della materia oscura.
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