Onde gravitazionali, la loro osservazione è una scoperta sensazionale

Marco Rocchetto, astronomo della UCL, spiega l'importanza della rilevazione delle onde gravitazionali fatta dal LIGO

Onde gravitazionali, la loro osservazione è una scoperta sensazionale

 

Abbiamo rilevato le onde gravitazionali. Ce l’abbiamo fatta!” — é cominciata così la conferenza stampa del team scientifico di LIGO di giovedì 11 febbraio 2016, una data che entrerà nella storia della ricerca scientifica. Per la prima volta gli scienziati di LIGO hanno annunciato di aver osservato increspature dello spazio-tempo, chiamate onde gravitazionali, causate dalla drammatica collisione di due buchi neri. E’ una scoperta sensazionale che conferma una previsione della teoria della relatività di Albert Einsten pubblicata nel 1915, e che apre una nuova finestra nell’Universo.

Gli scienziati hanno determinato che queste onde gravitazionali, che trasportano informazioni sulla natura della gravità altrimenti inaccessibili, sono state generate durante gli ultimi istanti della collisione e conseguente fusione di due buchi neri, avvenuta più di un miliardo di anni fa. Durante la fusione, in una frazione di secondo una massa equivalente a tre volte la massa del Sole è stata convertita in onde gravitazionali, e sono proprio queste onde che il 14 Settembre 2015 sono state rilevate dagli osservatori di LIGO.

Einstein aveva predetto che due buchi neri che orbitano l’uno intorno all’altro perdono energia tramite l’emissione di onde gravitazionali, causando il loro lento e progressivo avvicinamento, il quale diventa sempre più veloce e drammatico durante i minuti finali di collisione. Durante l’ultima frazione di secondo, i due buchi neri si scontrano ad una velocità pari alla metà di quella della luce, formando un singolo buco nero. Durante questa collisione, una frazione della massa viene trasformata in un’immensa quantità di energia, pari alla famosa formula E = mc^2.

La prima dimostrazione dell’esistenza delle onde gravitazionali arrivò già negli anni 70 e 80, dagli scienziati Joseph Taylor Jr e colleghi. Nel 1974 fu scoperto un sistema binario di due stelle di neutroni, due stelle compatte e massicce, relitti di stelle ormai morte, che orbitano una intorno all’altra. Poco dopo, nel 1982, fu osservato che l’orbita di questo sistema rimpiccioliva in modo progressivo, e gli scienziati ne dedussero  che la contrazione dell’orbita era dovuta al rilascio di energia in forma di onde gravitazionali. Per questa scoperta i due fisici Hulse e Taylor vinsero il premio Nobel in Fisica nel 1993. Oggi, più di trentanni dopo, è arrivata la conferma definitiva tramite l’osservazione diretta di questo fenomeno, e per molti ci sono pochi dubbi su quale sarà il prossimo premio Nobel per la Fisica.

Non è la prima volta che l’osservazione di onde gravitazionali viene annunciata. Nel 2014 l’osservazione delle onde gravitazionali era stata presentata in pompa magna dal team BICEP2 con una conferenza stampa ad Harvard, ma poche settimane dopo la scoperta era già stata messa in discussione. Ciò che era stato osservato non era altro che “polvere spaziale”. Ma la scoperta presentata l’11 febbraio è estremamente più convincente. Stando alla stragrande maggior parte degli scienziati, quella presentata dal team LIGO è una rivelazione molto solida.

E ora? Nuovi e più potenti osservatori simili a LIGO vedranno la luce. Per i fisici e gli astronomi questa scoperta apre un nuovo dominio osservativo. Fino ad oggi gli unici segnali osservati nell’universo sono state principalmente onde elettromagnetiche (dall’infrarosso ai raggi X, passando per luce visibile e microonde), e pochi neutrini catturati qui e la. L’osservazione delle onde gravitazionali renderà possibile lo studio di eventi altrimenti inaccessibili, come in questo caso la collisione di due buchi neri, e ci permetterà di ampliare la conoscenza del nostro universo, continuando il processo esplorativo che ha sempre spinto l’essere umano a porsi nuove domande.

 

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source: ligo.org

 

Cos’e’ LIGO?

LIGO e’ un acronimo che sta per Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, ossia Interferometro Laser per l’osservazione Onde-Gravitazionali. Consiste in una coppia di interferometri laser localizzati negli Stati Uniti, in Livingston (Louisiana) e Hanford (Whashington). Ogni interferometro è composto da due bracci, a forma di L, lunghi 4-km. Un raggio laser viene inviato lungo entrambi i bracci e viene poi riflesso da degli specchi localizzati alla fine di ogni braccio. La combinazione dei raggi riflessi crea un’interferenza che può essere misurata, e che fornisce informazioni sulla distanza tra la sorgente del laser e i due specchi. Secondo la teoria della relatività di Einstein, la distanza tra questi specchi dovrebbe cambiare infinitesimalmente  quando un’onda gravitazionale attraversa i due bracci. LIGO e’ stato uno strumento rivoluzionario nel suo campo, in quanto è in grado di rilevare un cambiamento della lunghezza dei due bracci di un decimillesimo della dimensione di un protone.

Marco Rocchetto

Londra, 14/2/2016

Foto: LIGO Laboratory/Reuters