Galileo Fornisce la Misura Più Accurata della Dilatazione Temporale Gravitazionale di Einstein

Il sistema di navigazione satellitare Galileo dell'Agenzia Spaziale Europea (ESA) ha permesso di realizzare la misurazione più precisa mai ottenuta dell'alterazione del tempo indotta dalle variazioni del campo gravitazionale, un fenomeno noto come dilatazione temporale gravitazionale o redshift gravitazionale. Questo risultato, pubblicato originariamente nel 2018, ha migliorato di circa cinque volte la precisione del precedente riferimento, l'esperimento Gravity Probe-A del 1976, che aveva verificato le previsioni di Einstein con un'accuratezza di 140 parti per milione.

La verifica del principio di equivalenza è stata resa possibile dall'analisi degli orologi atomici estremamente stabili a bordo di specifici satelliti Galileo, in particolare Galileo 5 e FM06. Questi veicoli spaziali si trovavano in orbite eccentriche a causa di un problema riscontrato durante il lancio nell'agosto 2014. Le orbite ellittiche, caratterizzate da oscillazioni di circa 8.500 km due volte al giorno, hanno creato le condizioni ideali per osservare le fluttuazioni temporali previste dalla Relatività Generale.

L'eccezionale accuratezza è stata ottenuta grazie all'impiego degli orologi a maser a idrogeno passivo (PHM) installati sui satelliti, dispositivi di cronometraggio la cui stabilità raggiunge un secondo di scarto ogni tre milioni di anni. Javier Ventura-Traveset, Capo dell'Ufficio Scienza della Navigazione Galileo dell'ESA, ha espresso soddisfazione per il fatto che le aspettative teoriche si siano concretizzate, segnando il primo affinamento del test del redshift gravitazionale in oltre quarant'anni. I dati analizzati coprono oltre mille giorni di osservazioni da parte dei due satelliti in orbite allungate, con team di ricerca indipendenti guidati dall'Observatoire de Paris SYRTE in Francia e dal Centro ZARM dell'Università di Brema in Germania.

Mentre la missione MICROSCOPE del CNES ha testato il principio di equivalenza confrontando le accelerazioni di masse di prova, i dati Galileo hanno fornito una verifica diretta e distinta focalizzata sulla frequenza degli orologi atomici influenzata dalla gravità. L'esperimento Gravity Probe-A del 1976 aveva utilizzato un orologio maser a idrogeno lanciato a circa 10.000 km di altitudine, ma le misurazioni Galileo hanno notevolmente affinato questa conoscenza. L'utilità scientifica inattesa di satelliti destinati alla navigazione sottolinea la duplice valenza delle infrastrutture spaziali europee.

Il sistema Galileo, che mira alla piena capacità operativa nominale con 30 satelliti (24 attivi e 6 di riserva), è in fase di evoluzione verso la Seconda Generazione (G2G). Al 1° febbraio 2026, 34 satelliti Galileo sono stati lanciati, con 26 operativi. I futuri satelliti G2G, il cui primo lancio è previsto per il 2027, integreranno propulsione elettrica e collegamenti inter-satellite. L'ESA, in qualità di autorità di progettazione, supervisiona lo sviluppo di G2G, con contratti assegnati a Thales Alenia Space e Airbus Defence & Space per i primi 12 satelliti. L'accuratezza raggiunta in questi test è stata fondamentale, poiché senza considerare il redshift gravitazionale, un errore di poche decine di microsecondi al giorno avrebbe portato i satelliti fuori rotta di circa 10 chilometri giornalieri. Questo progresso consolida la posizione di Galileo come sistema di navigazione satellitare civile di riferimento, offrendo accuratezza metrica a miliardi di utenti globali.