LE ONDE GRAVITAZIONALI: LA “MUSICA” DELL'ASTRONOMIA

Le onde gravitazionali, già ipotizzate da Albert Einstein ormai un secolo fa, sono le vibrazioni dello spazio tempo che si manifestano con fenomeni violenti come scontri di buchi neri o come il Big Beng, Nonostante Einstein avesse pensato che la loro “musica” sarebbe rimasta inascoltata per l'eternità, lo scorso 11 febbraio gli scienziati del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) hanno dimostrato che Einstein aveva sia ragione sia torto, annunciando di aver rilevato la prima nota di quella sinfonia cosmica; un suono di onde gravitazionali che erano state prodotte dalla nascita di un buco nero. La scoperta delle onde gravitazionali è anche la conferma definitiva della Teoria della Relatività generale. Erano infatti l’unico fenomeno previsto da questa teoria a non essere stato ancora osservato. Secondo Einstein, quando una qualsiasi massa (che sia un sasso, una stella o un buco nero) viene accelerata, emette onde gravitazionali. Sono segnali molto deboli e complicati da osservare perché fanno oscillare tutto lo spazio-tempo, compresi gli strumenti che dovrebbero rilevarli. Riuscire a vederle è stata considerata a lungo una sfida impossibile. Ben presto, secondo gli astronomi, si prevede quindi di misurare non solo il rumore che produce un buco nero neonato, ma sono già alla ricerca delle increspature prodotte da collisioni di stelle massicce e di stelle di neutroni. Il processo di fusione dei due buchi neri che produce le onde gravitazionali rivelate è un evento accaduto a 410 megaparsec da noi, e risale quindi a quasi un miliardo e mezzo di anni fa, quando sulla Terra facevano la loro comparsa le prime cellule evolute in grado di utilizzare l’ossigeno. Osservare il cosmo attraverso le onde gravitazionali ci permette quasi di fare una sorta di ecografia del nostro pianeta. Ma come vengono ascoltate queste onde? Dopo aver trovato il suo primo segnale, LIGO si sta attrezzando per trasformarli in strumenti di routine per l'astronomia. Nelle stazioni gemelle di LIGO, ogni luce laser va avanti e indietro tra specchi tra loro perpendicolari lungo bracci da quattro chilometri ciascuno disposti a L. Un'onda in entrata deforma leggermente questi bracci in modo che uno diventa più corto o più lungo dell'altro solo di pochi millesimi del raggio di un protone, alterando il tempo di viaggio della luce e innescando le rilevazione. Qualsiasi rumore di fondo può rovinare la delicata misurazione: LIGO può sentire anche le onde dell'oceano abbattersi su coste lontane, gli aerei volare nel cielo e anche il ronzio prodotto dalle lavatrici. La capacità di LIGO di rilevare le onde gravitazionali nel rumore di fondo si deve a una serie di recenti aggiornamenti "Advanced LIGO" per ridurre il rumore che hanno interessato entrambe le stazioni, rendendole dieci volte più sensibili rispetto a quelle della prima generazione. Quando le onde attraverseranno diversi interferometri presenti in diverse stazioni, sarà possibile anche rilevare la provenienza di queste onde permettendo così di posizionare i telescopi gravitazionali in luoghi appositi. Sono già stati mandati nello spazio dei pulsar, che tramite comunicazioni con radiocomandi a terra, permettono di far giungere fino a noi dei fasci di luce regolari e confrontando i tempi di arrivo delle luci, gli astronomi sperano di rilevare  onde gravitazionali con lunghezze d'onda misurate in mesi luce e anni luce, ma nonostante la tecnica sia valida, ancora non ha riscontrato risultati rilevanti. La massima aspirazione potrebbe essere lo studio del Big Bang. La luce e altre radiazioni iniziarono ad emergere solo 300.000 anni dopo il Big Bang, ma con le onde gravitazionali si potrebbe andare a ridosso della “grande esplosione” scoprendo cose che oggi neppure ci immaginiamo.

Erica Benassi