Blitz quotidiano
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Onde gravitazionali, prima verifica relatività di Einstein

Le onde gravitazionali sono state osservate per la prima volta da Ligo e Virgo. Prodotte dalla fusione di due buchi neri furono previste da Albert Einstein

WASHINGTON – “Abbiamo scoperto le onde gravitazionali“, David Ritzer ha annunciato per la prima volta la prova diretta dell’esistenza delle onde gravitazionali prodotte dalla collisione di due buchi neri. Una scoperta che riscrive il modo in cui guardiamo l’universo e che apre un nuovo capitolo della fisica. Il segnale rilevato delle onde gravitazionali infatti è non solo la prima prova diretta della teoria della relatività generale enunciata da Albert Einstein ben 100 anni fa, ma anche la prima prova diretta dell’esistenza dei buchi neri. Un annuncio carico di emozione arrivato durante la conferenza stampa andata in onda contemporaneamente a Washington, sede dell’esperimento Ligo, e a Pisa, sede di Virgo, alle 16,30 dell’11 febbraio.

I ricercatori hanno osservato la collisione tra due buchi neri avvenuta un miliardo di anni fa che ha provocato il primo segnale delle onde gravitazionali mai osservato. Una scoperta che è stata possibile grazie alle antenne dello strumento Ligo ed analizzato fra Europa e Stati Uniti dalle collaborazioni Ligo e Virgo, alla quale l’Italia partecipa con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). Proprio

L’annuncio delle onde gravitazionali rappresenta per la fisica un risultato senza precedenti e doppiamente sorprendente, perché non solo conferma la teoria della relatività di Einstein, ma costituisce anche la prima prova diretta dell’esistenza dei buchi neri. Fulvio Ricci, coordinatore della collaborazione Virgo, ha dichiarato:

“Abbiamo osservato il primo evento in assoluto nel quale una collisione non produce dati osservabili, se non attraverso le onde gravitazionali. E’ durato una frazione di secondo, ma l’energia emessa è stata enorme, pari a 3 masse solari”.

I due buchi neri formavano una ‘coppia’, ossia un sistema binario nel quale l’uno ruotava intorno all’altro, spiega il ricercatore dell’Infn Ricci:

“Avevano una massa rispettivamente di 36 e 29 volte superiore a quella del Sole. Si sono avvicinati ad una velocità impressionante, vicina a quella della luce. Più si avvicinavano, più il segnale diventava ampio e frequente, come un sibilo acuto; quindi è avvenuta la collisione, un gigantesco scontro dal quale si è formato un unico buco nero. La sua massa è la somma di quelle dei due buchi neri, ad eccezione della quantità liberata sotto forma di onde gravitazionali”.

Il primo segnale che conferma l’esistenza delle onde gravitazionali, un segnale di tipo audio rinominato dai ricercatori un “cinguettio”, è stato rilevato dallo strumento americano Ligo il 14 settembre 2015 alle 10, 50 minuti 45 secondi (ora italiana), all’interno di una finestra di appena 10 millisecondi, e Ricci ha spiegato:

“Avevamo in mano l’indicazione di aver registrato qualcosa di molto significativo”.

Il segnale rilevato da Ligo è stato intercettato anche in Europa, dall’italiano Marco Drago, mentre era in Germania, ad Hannover, di turno nel centro di calcolo nel quale arrivano i dati delle due collaborazioni. Proprio Drago ha immediatamente mandato una mail dicendo:

“C’è grosso evento, per caso è successo qualcosa di strano nell’interferometro? E’ stato un evento piuttosto intenso e particolarmente interessante – ha rilevato Ricci – perché nella prima parte era una sorta di funzione oscillante, che aumentava progressivamente di frequenza e ampiezza, fino a raggiungere un picco per poi decrescere progressivamente fino a spegnersi”.

Fernando Ferroni, presidente dell’Infn, ha commentato che vedere due buchi neri collassare e veder sparire una massa che era pari a tre volte quella del Sole

“era la cosa che ci si aspettava meno, l’ipotesi meno probabile, ma quando hai uno strumento di ricerca raffinato puoi scoprire cose diverse da quelle che ti aspettavi di vedere. Nessuno, prima d’ora, aveva mai visto un buco nero. Avevamo un oggetto che pensavamo che esistesse, ma che nessuno aveva mai visto, un oggetto che non fa luce e che non emette neutrini né protoni: si può studiare solo con le onde gravitazionali, solo con l’astrofisica dei buchi neri. Adesso si apre un mondo”.

Misurando i laser che percorrono i 4 chilometri degli interferometri Ligo sono state rilevate variazioni infinitesimali, grazie alle quali si è riusciti a ricostruire per la prima volta una catastrofe cosmica: i due buchi neri si sono avvicinati ruotando l’uno interno all’altro in una spirale nella quale la loro velocità ha raggiunto 150.000 chilometri al secondo, pari a metà di quella della luce. Poi lo spazio si è compresso di 10 chilometri, come se una città come Roma si fosse condensata in un punto, e subito dopo si è dilatato, ha aggiunto Ferroni:

“C’è stato un rilascio di energia spaventoso, come se tre Soli fossero spariti in un lampo di energia gravitazionale: lo realizzi solo quando lo vedi”.

Ora ci si chiede, per esempio, che cosa abbia provocato il collasso e per la prima volta diventa possibile rispondere a queste domande e intanto si pensa già al Premio Nobel. Una scoperta come questa si candida alla vincita di un doppio Nobel, il minimo che ci si possa aspettare dalla scoperta di un fenomeno inseguito da decenni, come le onde gravitazionali, che ha portato con sé la conferma dell’esistenza dei buchi neri. Pia Astone, ricercatrice dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e una delle sei persone che hanno redatto l’articolo che descrive la scoperta sulla rivista Physical Review Letters, appena pubblicato online e liberamente accessibile:

“Non è stato un caso: cominciamo adesso a vedere l’universo con altri occhi ed è inevitabile che ad una scoperta se ne associ un’altra”.

Se a scriverlo sono stati in sei, per una necessaria divisione dei compiti, gli autori dell’articolo sono quasi un migliaio, tanti quanti i ricercatori delle due collaborazioni internazionali Ligo e Virgo, protagoniste della scoperta. Contemporaneamente sono usciti sul sito ArXiv altri 12 articoli su altri particolari delle osservazioni, ha spiegato l’Astone:

“Le prospettive che si aprono adesso sono tante. Abbiamo uno strumento molto potente per studiare l’universo, tanto che le scoperte che potrebbero portare al Nobel sono due: oltre alla conferma dell’esistenza delle onde gravitazionali abbiamo osservato per la prima volta l’impatto di due buchi neri di masse stellari che orbitano uno attorno all’altro, per formarne uno nuovo”.

Ecco il “cinguettio” ascoltato da Ligo e prodotto dalle onde gravitazionali: