Il gravitomagnetismo, un’idea teorica in circolazione dal 1918, è una conseguenza prevista della relatività generale, da cui deriva. La sua esistenza è stata provata sperimentalmente, ma presumibilmente solo una volta, e ci sono alcune varianti dell’effetto che sono supportate dall’evidenza in misura maggiore o minore. Un team internazionale ha affermato di aver scoperto l’effetto a metà degli anni ’90, sulla base dei dati dei veicoli spaziali LAGEOS I e LAGEOS II. L’effetto misurato era entro il 10% di quello previsto dalla relatività generale, sebbene alcuni scienziati dubitino ancora della validità di questi risultati. Nel 2004, i fisici di Stanford hanno lanciato Gravity Probe B, un giroscopio estremamente delicato, per misurare il gravitomagnetismo nello spazio con una precisione molto maggiore. I suoi dati sono attualmente in fase di analisi.
Dopo che Einstein presentò la sua teoria della relatività generale, ci vollero decenni per elaborare tutte le sue conseguenze previste. La più famosa è la fondamentale equivalenza tra materia ed energia, vividamente dimostrata dalla bomba atomica. La contrazione di Lorentz, l’aumento di massa e la diminuzione di lunghezza visti da un osservatore esterno che guarda un oggetto che si muove a velocità relativistiche (quasi della luce), è un altro, ed è stato verificato sperimentalmente. È noto che il tempo trascorre più lentamente per gli oggetti che si muovono a velocità vicine a quella della luce, o anche significativamente inferiori: l’effetto è stato osservato negli orologi atomici in orbita attorno alla terra.
Questa conseguenza poco esposta e testata, il gravitomagnetismo, si riferisce al campo che si suppone si crei quando un corpo massiccio ruota rapidamente. Il gravitomagnetismo è chiamato in modo fuorviante – non è magnetico – la forza creata emerge dalla gravità, non dall’elettromagnetismo. Ma si chiama gravitomagnetismo a causa della somiglianza matematica tra le equazioni che descrivono questo effetto e la creazione di un campo magnetico. Allo stesso modo in cui viene creato un campo magnetico quando un oggetto carico ruota, un campo gravitomagnetico viene creato quando ruota un corpo massiccio. La matematica usata per descrivere i due è funzionalmente simile. L’effetto potrebbe essere chiamato altrettanto facilmente campo gravitorotazionale, un termine che potrebbe essere meno fuorviante.
Si prevede che un campo gravitomagnetico molto potente sarà osservato attorno a buchi neri supermassicci che ruotano molto rapidamente. Questi buchi neri possono avere una massa milioni di volte maggiore del sole e ruotare a un ritmo furioso. Qui nel sistema solare, tuttavia, si prevede che l’effetto sia molto piccolo – dell’ordine di poche parti per trilione nello schema generale delle interazioni gravitazionali – rendendo difficile l’osservazione senza sensori delicati o vicinanza a pianeti massicci o al sole. .
La Gravity Probe B di Stanford era estremamente delicata. Conteneva un giroscopio con un oggetto sferico a 40 diametri atomici, con una distribuzione della densità quasi omogenea. Progettato per rilevare il gravitomagnetismo, il giroscopio doveva misurare il “frame-dragging” – la fonte dell’effetto previsto è una piccola torsione nello spaziotempo creata dalla massa rotante. Un giroscopio rotante nel vuoto dovrebbe ruotare con un’uniformità quasi perfetta, ma si prevede che il gravitomagnetismo lo disturbi leggermente. Il modo più semplice per visualizzare il trascinamento del fotogramma consiste nell’immaginare una palla che ruota su un foglio teso, che crea una leggera torsione nel foglio e allo stesso tempo crea una depressione maggiore.
Un altro effetto previsto è che quando un satellite orbita intorno alla terra in quello che dovrebbe essere un cerchio perfetto, in realtà finisce in un posto leggermente diverso, a causa del leggero vortice creato dalla rotazione della terra. Una difficoltà nella misurazione del gravitomagnetismo è che il rigonfiamento equatoriale della Terra crea discrepanze nel comportamento del satellite/giroscopio che devono essere correttamente sottratte da altri dati per misurare l’entità del vero trascinamento del fotogramma.
Sebbene sia stata restituita una grande quantità di dati dal Gravity Probe B, l’analisi è in corso. Il gravitomagnetismo è piuttosto misterioso e attualmente poco compreso. Se l’effetto avrà applicazioni pratiche o meno è qualcosa che probabilmente non sapremo per almeno alcuni decenni.