La epocale rilevazione delle Onde Gravitazionali

Siamo nel 1916 e, un anno dopo la pubblicazione della teoria della Relatività Generale, Albert Einstein (Ulma, 14 marzo 1879 – Princeton, 18 aprile 1955), grande fisico e filosofo del XX secolo, teorizza le onde gravitazionali come conseguenza della sua teoria. Esse saranno dimostrate sperimentalmente un secolo dopo, nell’11 febbraio del 2016 dal team del rilevatore Advanced LIGO, acronimo di “Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory” (osservatorio interferometro laser delle onde gravitazionali) situato negli Stati Uniti. Questa scoperta è epocale perché rivoluzionerà il sapere scientifico e ci proietterà dritti ad un’altra epoca; sarà la caratteristica che ne avrà consentito il passaggio storico.
Ma facciamo un passo indietro, cosa sono le onde gravitazionali? Per capirlo dobbiamo innanzitutto chiarire, velocemente, la gravità einsteiniana. Riassumendola in poche parole la teoria spiega che la gravità è data dalla curvatura dello spaziotempo (immaginato come un piano tridimensionale) che viene deformato dalla massa di un oggetto; maggiore è la massa, maggiore è la curvatura spaziotemporale.

Rappresentazione grafica della curvatura spaziotemporale della Terra

I pianeti, ad esempio, orbitano intorno alle stelle perché hanno una massa inferiore alla loro, e quindi si ritrovano a “cadere” e a ruotare (come in una roulette francese) all’interno della loro curvatura, avvicinandosi sempre di più alle stesse fino a, un giorno, colliderci. Ma niente paura! Per la collisione della nostra Terra con la sua stella è stato calcolato un tempo così lungo che il Sole farà in tempo a “spegnersi” e morire prima che l’evento potrà effettivamente accadere.
Ma gli oggetti di per sé non bastano a produrre le onde gravitazionali. Serve infatti un’asimmetria nella massa, che quindi non sarà omogenea. Questa differenza di omogeneità può essere data ad esempio da delle gigantesche esplosioni stellari che accelerano violentemente parte della massa fuori dalla stella sotto forma di energia, mantenendo quella residua. Inoltre quest’ultima potrebbe collassare, se sufficientemente massiva, e produrre ad esempio una stella di neutroni. Ma può anche nascere dalla collisione/fusione di due buchi neri, i quali perderanno massa durante lo scontro. Successivamente durante la fase di assestamento il nuovo buco nero vibrerà, creando appunto le suddette nella propria massa, prima del suo rilassamento definitivo. Possono nascere anche dall’incontro ravvicinato di due oggetti molto massivi che, trovandosi ad orbitare l’uno accanto all’altro, faranno “scontrare” i rispettivi fronti della curvatura spaziotemporale creando così delle onde gravitazionali. Queste ultime possono essere generate anche da un oggetto molto grosso con massa asimmetrica (quindi non distribuita perfettamente al proprio interno) che viene accelerato a velocità elevate nello spazio. Possiamo quindi affermare che le onde gravitazionali sono una vera e propria deformazione della curvatura dello spaziotempo che si propaga appunto come un’onda; infatti oscillano anche su frequenze diverse (non sono tutte uguali e servono strumentazioni diverse per rilevarle). Quelle rilevate dal team di LIGO sono state prodotte dalla collisione di due buchi neri dal diametro di appena 150 km circa (quindi molto piccoli rispetto ad esempio a quelli supermassicci che ne possono raggiungere uno anche milioni di volte quello solare), i quali si è stimato che nel momento dello scontro si avvicinavano l’uno all’altro a metà della velocità della luce (la velocità della luce è 299.792,458 km/sec) e che durante la loro fusione abbiano liberato un’energia pari a 50 volte quella di tutte le stelle dell’universo messe insieme e che è stata rilasciata a partire dalla massa persa dagli stessi (in totale,durante lo scontro, ne hanno perduta l’equivalenza di 3 masse solari). Gli apparecchi serviti per queste rilevazioni (gli interferometri) sono talmente sofisticati e precisi che superano le aspettative dello stesso Einstein, egli infatti trovava impossibile una futura ed effettiva riuscita sperimentale. Per dare un’idea della misura di queste oscillazioni che avvengono nello spaziotempo a causa di queste onde immaginate di dover misurare, in termini di distanza, la stella di Alfa Centauri, che è la più vicina a noi, mentre si allontana da noi di circa lo spessore di un capello umano (una misurazione davvero infinitesimale e precisa! Per questo ci sono voluti molti decenni).
Ma perché ho definito questa scoperta epocale? Per darvi un’idea questo momento è stato paragonato, per importanza, a quando Galileo puntò per la prima volta il cannocchiale al cielo, cambiando per sempre il nostro modo di conoscere e pensare la realtà. Questa tecnologia ci permette di osservare l’universo con un “senso” nuovo e di poterlo quindi finalmente “ascoltare”- anche il suono infatti si propaga sotto forma di un’onda che viene catturata dalle nostre orecchie per essere poi rielaborata dal nostro cervello. Per capire l’importanza di questa rivoluzione scientifica immaginate lo stupore di una persona nata sorda che all’improvviso, dopo decenni, sente dei suoni per la prima volta. Riuscite ad immaginare come cambia la qualità della sua conoscenza del mondo e il suo approccio ad esso? Lo stesso vale per noi grazie a questa scoperta. Le onde gravitazionali potranno aiutarci ad esempio a calcolare con più precisione le distanze dell’universo in modo tale da farci sapere, con maggior esattezza, la sua velocità di espansione nelle varie fasi dello stesso. Ci aiuteranno a studiare meglio il Big Bang e potremo anche cercare di prevedere, ad esempio, il comportamento di due buchi neri prossimi alla fusione per poi osservarli così da avvalere maggiormente la Relatività di Einstein e convalidarla in maggior misura con dimostrazioni sperimentali. Potremo studiare e capire meglio la materia oscura. Tutto questo e molto altro, infatti siamo appena all’inizio. In progetto, nei prossimi anni, ci sono già molti altri rilevatori e alcuni si pensa di costruirli nello spazio, così da avere rilevazioni ancora più precise- ad esempio perché verranno meno molti disturbi che sono sulla Terra.
In realtà molte delle scoperte che potremo fare, oggi nemmeno riusciremo a  immaginarle. Ecco perché è un momento epocale, questa scoperta ci fa affacciare ad un’epoca che sarà piena di innovazioni e sorprese, ma sarà realizzabile solo a partire da questa prima rilevazione e momento storico. Sono passati cento anni dalla stesura della teoria della Relatività Generale e abbiamo ancora tanto da lavorare e comprendere. Un aspetto molto importante è che questa scoperta è stata fatta tramite l’aiuto di molte università sparse in tutto il mondo e pertanto è a tutti gli effetti una conquista dell’intera umanità. Non va dimenticato anche che l’11 febbraio è stato proclamato “Giornata mondiale per le donne e le ragazze nella scienza”. Infatti molto spesso, soprattutto in campo scientifico, le donne vengono oscurate, e invece è importante dire che questa scoperta è da attribuire anche a moltissime di loro che hanno lavorato benissimo e con moltissima passione e impegno.
Concluderei quindi con l’invito a riflettere sul fatto che moltissimi avvenimenti che ci accadono intorno entreranno nei libri di storia e che è meraviglioso poter vivere in un periodo dove tutto ciò si realizza sotto i nostri occhi.

2 comments for “La epocale rilevazione delle Onde Gravitazionali

  1. Lidiaborsani
    27 Maggio 2016 at 22:25

    Anche a me appassiona molto l’idea di essere protagonista della storia…… mi ricordo la caduta del muro di Berlino, la pecora dolly, il bosone di Higgs…. Grazie x questo articolo!!! Che distanza dal water!!!

    • Daniele Fantetti
      28 Maggio 2016 at 0:11

      Eh sì, mi viene da citare un detto al contrario, ovvero: dalle stalle alle stelle!
      🙂 Ti ringrazio per avermi letto e se qualcosa non è chiaro, o per qualsiasi altra cosa, non esitare a scrivere- io sarò qui per risponderti e dialogare insieme.

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