{"id":151,"date":"2026-02-19T10:17:06","date_gmt":"2026-02-19T10:17:06","guid":{"rendered":"https:\/\/www.lares-mission.com\/?page_id=151"},"modified":"2026-02-19T11:33:14","modified_gmt":"2026-02-19T11:33:14","slug":"la-scienza-di-lares-e-lares2","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.lares-mission.com\/it_it\/la-scienza-di-lares-e-lares2\/","title":{"rendered":"La Scienza di LARES e LARES 2"},"content":{"rendered":"\n

Il trascinamento dei sistemi inerziali o effetto Lense-Thirring<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Secondo la teoria della Relativit\u00e0 Generale formulata da Albert Einstein, sia lo spazio che il tempo non sono entit\u00e0 immutabili ed assolute e formano la struttura quadridimensionale dell\u2019universo chiamata appunto \u201cspaziotempo\u201d. Lo spaziotempo si deforma in presenza di una massa e la relativit\u00e0 generale interpreta le orbite curve dei pianeti non perch\u00e9 esista una forza gravitazionale esercitata dalla massa del Sole ma perch\u00e9 lo spaziotempo stesso \u00e8 incurvato dalla massa del sole e le proiezioni delle orbite spaziotemporali dei satelliti sullo spazio sono le orbite curve che osserviamo. Queste orbite curve corrispondono a linee geodetiche nello spaziotempo a 4 dimensioni: le geodetiche sono la generalizzazione delle linee rette, ovvero sono le traiettorie che descrivono il cammino pi\u00f9 breve in un dato spazio. Questa deformazione causa anche un rallentamento del tempo causato dalla presenza della massa, effetto misurato direttamente con grande accuratezza su orologi atomici negli anni Settanta con l\u2019esperimento Gravity Probe A della NASA.
A partire dalla sua data di pubblicazione nel 1916, la relativit\u00e0 generale ha avuto grandi conferme sperimentali, nonostante ci siano ancora profondi problemi da comprendere. Tra questi l\u2019eventuale unificazione della relativit\u00e0 generale con l\u2019altra grande teoria del ventesimo secolo, la meccanica quantistica, la previsione delle singolarit\u00e0 spaziotemporali dove la fisica a noi nota cessa di essere valida, le grandezze fisiche divergono e il tempo perde significato ed infine l\u2019accelerazione dell\u2019espansione dell\u2019universo anche spiegata mediante una misteriosa forma di energia chiamata \u201cdark energy\u201d o energia oscura.<\/p>\n\n\n\n

\"Relativit\u00e0
Rappresentazione artistica della deformazione dello spaziotempo attorno alla Terra come previsto dalla relativit\u00e0 generale. Le orbite dei satelliti sono traiettorie geodetiche nello spazio deformato dalla massa del pianeta.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Nel 1918 i fisici Hans Lense e Joseph Thirring calcolarono per primi l\u2019effetto di trascinamento dei sistemi inerziali, o frame-dragging, che nell\u2019approssimazione di campo gravitazionale debole (applicabile al caso di un satellite in orbita attorno alla Terra) prende il nome appunto di Effetto Lense-Thirring. Una massa in rotazione trascina lo spazio ed il tempo come se fossero entit\u00e0 materiali. Questo effetto \u00e8 estremamente debole attorno ai pianeti del Sistema Solare, tanto che una sua misura diretta richiede strumenti particolarmente sensibili, come nel caso delle missioni LARES e LARES 2, ma riveste una particolare importanza nei modelli che descrivono fenomeni astrofisici generati da oggetti rotanti con un campo gravitazionale molto pi\u00fa forte di quello terrestre, come i fenomeni che avvengono intorno ai buchi neri super-massicci; il frame-dragging gioca un ruolo importante anche nei modelli che spiegano l’emissione dei getti dai nuclei galattici attivi e in quelli che descrivono l’emissione di onde gravitazionali dalla fusione di buchi neri o di stelle di neutroni. Inoltre, una deviazione del valore misurato per l’effetto di trascinamento dei sistemi inerziali rispetto a quello previsto dalla teoria, potrebbe confermare la validit\u00e0 di teorie della gravitazione alternative alla relativit\u00e0 generale<\/p>\n\n\n\n


Il ruolo dei satelliti LARES e LARES 2<\/strong><\/p>\n\n\n\n

La misura del trascinamento dei sistemi inerziali attorno alla Terra pu\u00f2 essere effettuata misurando lo spostamento del nodo dell\u2019orbita dei satelliti LARES e LARES 2. La misura di questo effetto \u00e8 particolarmente difficile non solo perch\u00e9 \u00e8 piccolissimo (sul nodo del LARES 1 \u00e8 di circa 4 metri l\u2019anno, su quello del LARES 2 \u00e8 di circa 2 metri l\u2019anno) ma soprattutto a causa delle perturbazioni classiche gravitazionali e non gravitazionali che spostano il nodo dei satelliti di quantit\u00e0 molto superiori (alcune decine di migliaia di km l\u2019anno!) a quanto dovuto alla teoria della relativit\u00e0 generale. In altre parole, l\u2019effetto relativistico \u00e8 milioni di volte pi\u00f9 piccolo di quello classico. Per tale ragione misurare l\u2019effetto relativistico separandolo dagli effetti delle perturbazioni classiche non \u00e8 oggi possibile con un solo satellite e per questo la missione LARES 2 utilizza anche i dati del satellite LAGEOS 1 messo in orbita nel 1976 dalla NASA. La particolare configurazione delle orbite, con inclinazioni supplementari, consente di eliminare gli effetti delle perturbazioni gravitazionali non-relativistiche. Anche il satellite LARES, lanciato con il VEGA 13 febbraio 2012, \u00e8 stato da noi utilizzato insieme ai dati del satellite LAGEOS 2, della NASA ed ASI, messo in orbita nel 1992, e del gi\u00e0 citato LAGEOS 1. <\/p>\n\n\n\n

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I nodi delle orbite dei satelliti LARES 2 e LAGEOS subiscono un trascinamento con uguale modulo ma con direzione contraria dovuto agli effetti della gravitazione non relativistica (Cl<\/em> ) e quindi si eliminano mediante un\u2019opportuna combinazione dei dati dei due satelliti, mentre sono trascinati nella stessa direzione per il fenomeno del frame-dragging o effetto Lense-Thirring (LT<\/em> ) . Il campo gravitazionale terrestre \u00e8 rappresentato in falsi colori. Le linee rosse rappresentano la distorsione e il trascinamento dello spaziotempo dovuto alla rotazione terrestre [6].<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Il nostro gruppo, con il contributo di diversi scienziati da tutto il mondo, incluso il premio Nobel Sir Roger Penrose, ha pubblicato diversi risultati della misura del frame-dragging terrestre avvicinandosi asintoticamente al percento di accuratezza. Questo risultato \u00e8 stato possibile non solo grazie alla combinazione dei dati orbitali di LARES, LAGEOS 1 e LAGEOS 2 ma anche grazie alla speciale progettazione del satellite ed alla disponibilit\u00e0 delle accuratissime misure del campo gravitazionale terrestre classico dovute alla missione spaziale GRACE.
Gli ultimi risultati sono stati presentati a fine maggio 2022 al secondo LARES 2 e quinto LARES International Science Workshop al quale hanno partecipato due premi Nobel per la fisica: Kip Thorne, premiato nel 2017 per la prima misura sperimentale diretta delle onde gravitazionali emesse dalla collisione di due buchi neri, e Roger Penrose nel 2020 per aver dimostrato ci\u00f2 che persino Einstein riteneva essere solo una curiosit\u00e0 matematica e cio\u00e8 che la formazione dei buchi neri, o per essere pi\u00f9 precisi di singolarit\u00e0 spaziotemporali al loro interno, \u00e8 inevitabile in relativit\u00e0 generale. I buchi neri hanno un ruolo fondamentale in vari fenomeni astrofisici, dall\u2019osservata emissione di onde gravitazionali, ai getti di plasma dai nuclei galattici attivi e quasar alla formazione delle galassie.<\/p>\n\n\n\n

Ci piace ricordare che l\u2019Italia ha avuto un ruolo importante negli anni \u201970 nella rilevazione del primo candidato a buco nero dalla sorgente a raggi X nota come Cygnus X-1. Infatti, la Scuola di Ingegneria Aerospaziale, presieduta da Luigi Broglio (padre delle attivit\u00e0 spaziali in Italia) con il Progetto San Marco, mise in orbita con il lanciatore Scout dalla base Italiana localizzata all\u2019equatore (Malindi, Kenya) il satellite Uhuru a cui lavor\u00f2 anche il premio Nobel per la fisica Riccardo Giacconi. I dati della sorgente a raggi X rilevata dal satellite furono analizzati proprio da Kip Thorne e Igor Novikov e diedero luogo alla famosa scommessa tra Kip Thorne e Stephen Hawking se quella sorgente fosse effettivamente legata alla presenza di un buco nero. L\u2019enorme contributo dato dai due premi Nobel e dal notissimo fisico russo Igor Novikov alla comprensione di fenomeni estremi della gravitazione, inclusa la possibilit\u00e0 di viaggiare nel tempo prevista dalla relativit\u00e0 generale, \u00e8 stato riconosciuto conferendo loro il premio John Archibald Wheeler durante la cerimonia di apertura del Workshop al quale \u00e8 seguita un\u2019avvincente tavola rotonda sui viaggi nel tempo.<\/p>\n\n\n\n

La tavola rotonda presieduta da Richard Matzner dell\u2019Universit\u00e0 del Texas at Austin \u00e8 stata animata dai tre premiati e dal famoso fisico e divulgatore scientifico Paul Davies con interventi da parte di molti altri importanti scienziati intervenuti al workshop. Questo effetto di \u201cframe dragging\u201d, cos\u00ec evanescente attorno alla Terra, pu\u00f2 essere molto grande se la massa rotante \u00e8 quella di un buco nero o anche di un oggetto compatto come una stella di neutroni. Kip Thorne nella sua presentazione al Nobel mostra che il \u201cframe dragging\u201d \u00e8 stato osservato in un sistema binario di pulsar (stelle di neutroni). Una recente conferma dell\u2019effetto di trascinamento relativistico \u00e8 l\u2019osservazione della distruzione mareale di una stella orbitante intorno ad un buco nero, pubblicata nel 2025.
In entrambi questi casi si tratta di osservazioni di fenomeni astrofisici, mentre l\u2019importanza delle missioni LARES e LARES 2 \u00e8 data dal fatto che permettono una misura sperimentale dell\u2019effetto Lense-Thirring diretta e ripetibile (essendo missioni di lunga durata le misurazioni di laser ranging possono estendersi per decenni).<\/p>\n\n\n\n

L\u2019esperimento LARES 2 permetter\u00e0 di migliorare notevolmente l\u2019accuratezza dell\u2019esperimento condotto con il satellite LARES. Invero grazie all\u2019elevata precisione con cui LARES 2 \u00e8 stato messo in orbita dal lanciatore Vega C sar\u00e0 possibile ottenere una misura del \u201cframe-dragging\u201d con un errore di circa una parte su mille soltanto. I requisiti di precisione di immissione orbitale di LARES non erano particolarmente elevati mentre erano pi\u00f9 stringenti per il LARES 2, comunque, entrambi i lanci sono stati estremamente precisi. Vogliamo sottolineare che i due lanci inaugurali di Vega e Vega C hanno molto di Italiano in quanto i due lanciatori pur essendo dell\u2019Agenzia Spaziale Europea (ESA), sono stati realizzati per la maggior parte in Italia ed in aggiunta hanno messo in orbita i due satelliti italiani dell\u2019ASI: LARES e LARES 2.<\/p>\n\n\n\n

Per approfondire<\/strong>:<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Ciufolini, I., Paolozzi, A., Pavlis, E.C., Sindoni, G., Ries, J., Matzner, R., Koenig, R., Paris, C., Gurzadyan, V., Penrose R., An improved test of the general relativistic effect of frame-dragging using the LARES and LAGEOS satellites. Eur. Phys. J. C 79, 872 (2019). https:\/\/doi.org\/10.1140\/epjc\/s10052-019-7386-z<\/li>\n\n\n\n
  2. Krishnan, V. Venkatraman, et al. \u201cLense\u2013Thirring Frame Dragging Induced by a Fast-Rotating White Dwarf in a Binary Pulsar System.\u201d Science, vol. 367, no. 6477, 2020, pp. 577\u201380. JSTOR, https:\/\/www.jstor.org\/stable\/26892215<\/li>\n\n\n\n
  3. Media INAF, Distruzione mareale mostra l’effetto Lense\u2013Thirring, 11\/12\/2025, doi: https:\/\/doi.org\/10.20371\/INAF\/2724-2641\/1775165<\/li>\n\n\n\n
  4. Yanan Wang et al., Detection of disk-jet coprecession in a tidal disruption event.Sci. Adv.11,eady9068(2025), doi: https:\/\/doi.org\/10.1126\/sciadv.ady9068<\/li>\n\n\n\n
  5. D. Castelvecchi, Disco-ball satellite will put Einstein\u2019s theory to strictest test yet, Nature, doi: https:\/\/doi.org\/10.1038\/d41586-022-02034-x, 25 Jul 2022, link: https:\/\/www.nature.com\/articles\/d41586-022-02034-x<\/li>\n\n\n\n
  6. Ciufolini, I., Paolozzi, A., Paris, C., LARES 2 messo in orbita dal VEGA C, Astronomia, n. 4, ottobre-dicembre 2022 (UAI)<\/li>\n<\/ol>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Il trascinamento dei sistemi inerziali o effetto Lense-Thirring Secondo la teoria della Relativit\u00e0 Generale formulata da Albert Einstein, sia lo spazio che il tempo non sono entit\u00e0 immutabili ed assolute e formano la struttura quadridimensionale dell\u2019universo chiamata appunto \u201cspaziotempo\u201d. Lo spaziotempo si deforma in presenza di una massa e la relativit\u00e0 generale interpreta le orbite […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"page-with-title","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"footnotes":""},"class_list":["post-151","page","type-page","status-publish","hentry"],"aioseo_notices":[],"aioseo_head":"\n\t\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t\n\t\t