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Scoperte le onde gravitazionali, l'annuncio al centro Ego di Cascina: dimostrano la teoria della relatività

Cento anni dopo la teoria formulata da Einstein, il centro Ego (European Gravitational Observatory) dà il grande annuncio alla comunità scientifica: dimostrata la teoria della relatività. Ipotizzate un secolo fa da Albert Einstein, le onde gravitazionali sono le vibrazioni dello spazio-tempo provocate da fenomeni molto violenti, come collisioni di buchi neri, esplosioni di supernove o il Big Bang che ha dato origine all'universo

CASCINA. Sono state scoperte le onde gravitazionali previste da Einstein. Le ha rilevate lo strumento Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), in Usa e i dati sono stati analizzati dalle collaborazioni internazionali Ligo e Virgo. Quest'ultima fa capo allo European Gravitational Observatory (EGO) a Cascina (Pisa) fondato e finanziato da Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e Consiglio nazionale delle ricerche francese (Cnrs). L'annuncio è stato dato a Cascina (Pisa), dove si trova lo strumento Virgo.

L'ANNUNCIO

Onde gravitazionali: l'ufficialità della scoperta Sono state scoperte le onde gravitazionali previste da Einstein. L'annuncio è stato dato a Cascina, dove si trova lo strumento Virgo (Video di Franco Silvi) - L'ARTICOLO

È stata la collisione tra due buchi neri avvenuta un miliardo di anni fa a provocare il primo segnale delle onde gravitazionali mai scoperto, rilevato dalle 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). Per la fisica  un risultato senza precedenti. Il risultato  doppiamente sorprendente perché, oltre a confermare l'esistenza delle onde gravitazionali, fornisce anche la prima prova diretta dell'esistenza dei buchi neri.

CHE COSA SONO LE ONDE GRAVITAZIONALI

Ecco perché le onde gravitazionali sono così importanti Che cosa sono le onde gravitazionali? E perché potrebbero aprire migliaia di nuovi scenari sulla conoscenza dell'Universo? Per chi non è appassionato di fisica a primo impatto potrebbero essere difficili da capire. Per questo, a poche ore dall'annuncio internazionale sull'esistenza delle onde, l'italiano Umberto Cannella, insegnate e divulgatore scientifico presso l'agenzia spaziale svizzera ha realizzato e prodotto un video-fumetto scritto insieme a Daniel Whiteson e Jorge Cham per provare a rendere chiaro e semplice a tutti l'inestimabile valore di questa nuova e importantissima scoperta scientifica (A cura di Giacomo Talignani)

Ipotizzate un secolo fa dalla teoria della relatività di Albert Einstein, le onde gravitazionali sono le "vibrazioni" dello spazio-tempo provocate da fenomeni molto violenti, come collisioni di buchi neri, esplosioni di supernove o il Big Bang che ha dato origine all'universo. Come le onde generate da un sasso che cade in uno stagno, le onde gravitazionali percorrono l'universo alla velocità della luce creando increspature dello spazio-tempo finora invisibili.
Poiché interagiscono molto poco con la materia, le onde gravitazionali conservano la memoria degli eventi che le hanno generate. La loro esistenza era supportata finora solo da prove indirette ma da adesso diventa possibile osservarle in modo diretto e con esse osservare una porzione dell'universo finora invisibile e misteriosa, come le zone popolate dai buchi neri o da fantascientifiche scorciatoie per viaggiare nell'universo, i cosiddetti cunicoli dello spazio-tempo (wormhole).

Scientists prove the last part of Einstein's theory of relativity

Scientists just confirmed the last missing piece of Einstein's theory of relativity. This has huge implications, and could even be a step towards time travel.

Posted by Quartz on Thursday, February 11, 2016

Che ''rumore'' fanno due buchi neri che si scontrano Il file audio del chirp, conversione in onde sonore delle onde gravitazionali emesse nella collisione di due buchi neri - L'articolo sulla scoperta delle onde gravitazionali

Il primo segnale che conferma l'esistenza delle onde gravitazionali 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. "Avevamo in mano l'indicazione di aver registrato qualcosa di molto significativo", ha detto il coordinatore della collaborazione scientifica Virgo, Fulvio Ricci. Il segnale rilevato da Ligo è stato intercettato 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. Ha immediatamente mandato una mail dicendo: "c'è un grosso evento, per caso è successo qualcosa di strano nell'interferometro?". È stato subito chiaro che si trattava di qualcosa di nuovo. "È 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". Rilevare un segnale così debole in modo così preciso è stato possibile grazie all'aggiornamento tecnologico che ha aumentato la sensibilità degli strumenti di prima generazione dei rivelatori Ligo.

Simulazione di due buchi neri che si fondono emettendo onde gravitazionali / 1 I due buchi neri si trovano inizialmente a distanza di 30mila chilometri, si muovono uno intorno all altro su orbite a spirale. In arancione le onde gravitazionali. I buchi neri sono circondati da intensi campi gravitazionali la cui forza diminuisce man mano che ci si sposta dall interno (verde) verso l esterno (rosso). Alla fine i due buchi neri si fondono dando vita a un nuovo buco neroCredit: Numerical - relativistic Simulation: S. Ossokine , A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics) Scientific Visualization: W. Benger (Airborne Hydro Mapping GmbH)

Simulazione di due buchi neri che si fondono emettendo onde gravitazionali / 2 Questa simulazione mostra le onde gravitazionali prodotte da due buchi neri che orbita uno intorno all altro. I colori sono associati alla diversa intensità delle onde: rosso scuro onde poco intense, giallo chiaro onde molto intenseCredit: Numerical - relativistic Simulation: S. Ossokine , A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics) Scientific Visualization: R. Haas (Max Planck Institute for Gravitational Physics)

Vedere due buchi neri collassare e veder sparire una massa pari a tre volte quella del nostro 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", ha detto il presidente dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Fernando Ferroni, commentando la scoperta delle onde gravitazionali. "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 - ha aggiunto - 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. "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.

Dentro l'osservatorio delle onde gravitazionali Cascina, le immagini dell'interno dell'osservatorio per le onde gravitazionale che si trova a Santo Stefano a Macerata a Cascina (Video di Franco Silvi) - L'articolo

"Adesso cominciamo a studiare fenomeni sconosciuti", ha detto il presidente dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Fernando Ferroni, commentando la scoperta delle onde gravitazionali subito dopo l'annuncio dato a Cascina. "È un risultato che segna il sigillo della teoria della relatività generale formulata esattamente cento anni fa: un regalo di compleanno per Einstein", ha osservato. Quella annunciata oggi "è una grande scoperta, che segue quella del bosone di Higgs e che - ha rilevato - vede ancora una volta presente l'Infn. Pur nelle grandi difficoltà a contorno, riusciamo a trovare la via che ci porta alla scoperta".

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L'annuncio segna anche il coronamento di una sfida tecnologica raccolta, da un lato da Stati Uniti, Gran Bretagna e Germania, con la collaborazione Ligo, e dall'altro da Italia e Francia, con Virgo.

"C'è stato uno scambio di tecnologie a due direzioni - ha rilevato Ferroni - nel quale l'Italia ha dato contributi fondamentali, ad esempio esplorando il campo delle basse frequenze o con il sistema di sospensioni dell'interferometro Virgo, ideato dal padre del progetto, Adalberto Giazotto. La Francia ha contribuito con gli specchi". Si raccolgono adesso anche i frutti di una sfida scientifica che l'Italia ha voluto raccogliere investendo nella struttura di Cascina 350 milioni di euro in 15-20 anni, sia per l'interferometro sia per gli stipendi di chi ci ha lavorato. Costruire Virgo, così come costruire Ligo, è stata un'impresa paragonabile, per la sua complessità, alla costruzione dell'acceleratore di particelle più grande del mondo, il Large Hadron Collider (Lhc) del Cern: "Hanno seguito un percorso parallelo, con progressivi miglioramenti. In entrambi i casi, vuoi una cosa e sei disposto a pagare 20 anni della tua vita per averla".

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