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formazione e propagazione di OG
Il meccanismo secondo il quale vengono a
formarsi le onde gravitazionali in un punto dello spazio è dovuto a ciò che
viene definito ritardo temporale: due masse esercitano tra di loro una forza
attrattiva inversamente proporzionale al quadrato della loro distanza: questa
forza, come tutto ciò che agisce nello spazio, non può propagarsi con
velocità maggiore di quella della luce. L’onda gravitazionale è proprio il
meccanismo attraverso cui il campo gravitazionale si propaga nello spazio.
Un campo gravitazionale si propaga nello
spazio in senso radiale, mentre le distorsioni che esso provoca localmente sono
perpendicolari alla sua direzione di propagazione. A partire dagli inizi del
novecento sono state formulate diverse teorie per determinare la meccanica di
queste distorsioni. La teoria della gravitazione di Einstein era di tipo
tensoriale: essa prevedeva onde a carattere quadrupolare, e richiedeva, per
descrivere il campo gravitazionale in un punto dello spazio, un insieme di dieci
valori, chiamati potenziali gravitazionali. La teoria scalare, invece,
richiedeva un solo valore per ogni punto dello spazio, indipendente dal sistema
di riferimento dell’osservatore. Altre teorie prevedevano delle modifiche alla
teoria di Einstein, con una mescolanza di forze scalari e tensoriali. A tutt’oggi
il modello teorico più accreditato è quello sviluppato da Einstein, a
struttura strettamente tensoriale.
| In base a questo modello si pensa che la
quantità di radiazione gravitazionale emessa da un corpo dipenda dal grado di
disomogeneità nella distribuzione della sua massa (in termini di deviazione del
corpo dalla simmetria sferica); la grandezza fisica che misura questa
disomogeneità è il momento di quadrupolo. Quando il momento di quadrupolo di
un corpo di grande massa subisce variazioni molto rapide viene emesso un gran
numero di onde gravitazionali, di intensità e quantità proporzionali alla
velocità delle variazioni. La cosa più importante è che la sorgente deve
muoversi con rapidità in modo tale da accentuare la sua componente non sferica;
per esempio, una stella ovale che ruoti intorno all’asse maggiore non produce
onde gravitazionali, ma se ruota intorno all’asse minore diventa un’intensa
emittente.
Per capire il tipo di interazione del campo
gravitazionale con l’ambiente, supponiamo (figura 1) che l’onda
attraversi perpendicolarmente un piano su cui siano disposte delle masse
ugualmente distanziate: come mostrato in figura 2, l’onda, nel suo
passaggio, provoca l’aumento della distanza fra le masse in una direzione e
contemporaneamente la diminuzione della loro distanza nella direzione
perpendicolare alla prima: questa variazione di distanza si può definire come
l’ampiezza
della deformazione prodotta dall’onda. Dopo il passaggio dell’onda, gli
stiramenti e le compressioni si invertono periodicamente fino a smorzarsi. |


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