Le onde gravitazionali in 7 domande e risposte

Cosa sono, come sono state intercettate, perché sono così importanti

Scoperte le onde gravitazionali previste da Einstein un secolo fa. Le ha rilevate lo strumento Ligo in Usa e i dati sono stati analizzati dalle collaborazioni internazionali Ligo e Virgo: quest'ultima struttura si trova a Cascina (Pisa) dove è stato dato l'annuncio.

Che cosa sono le onde gravitazionali?

Se lanciamo un sasso in uno stagno, sulla superficie dell’acqua si propagheranno delle onde che tenderanno ad allontanarsi dal luogo dell’impatto del sasso. Ecco, partendo da questa immagine, le onde gravitazionali sono oscillazioni dello spazio-tempo, che corrono alla velocità della luce. Se nello “stagno” dello spazio profondo si lancia “qualcosa” di veramente grosso – come la collisione di due buchi neri, che è la premessa della grande scoperta di questi giorni - le onde gravitazionali create da quell’ “incidente cosmico”si propagano non soltanto nella galassia, ma in tutto lo spazio-tempo. E giungono fino a noi, testimoniando un evento avvenuto nel lontanissimo passato del cosmo.

Ecco perché le onde gravitazionali sono così importanti

Come sono state “intercettate” le onde?

La presenza delle onde gravitazionali, ipotizzata un secolo fa da Albert Einstein sarebbe stata “osservata” grazie a un evento cosmico. Si tratta della collisione di due giganteschi buchi neri, uno 29 volte più massiccio e condensato del Sole, l'altro 39 volte. Una collisione capace di produrre un nuovo buco, enorme, 62 volte più massiccio del Sole, ma con un diametro di “appena” 300 chilometri.

Perché per tutto questo tempo ci si è convinti che le onde esistano?

Perché sono state previste dalla teoria generale della gravità di Albert Einstein, cento anni fa. Come scrive il Guardian, “Quasi tutto ciò che Einstein ha previsto è stato verificato con osservazioni o esperimenti, tranne le onde gravitazionali”. Ergo…

Che cos’è LIGO, il soggetto che ha catturato le onde?

È un grande esperimento che vede in campo astronomi statunitensi. LIGO è l’acronimo di Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory. Si tratta di due interferometri: uno in Louisiana e uno nello stato Washington. Virgo, invece, è il progetto del rilevatore interferometrico italiano, nella campagne di Cascina (Pisa). Gli americani hanno “ascoltato” per la prima volta le onde gravitazionali; gli europei da Pisa invece le hanno registrate e analizzate.

Che ''rumore'' fanno due buchi neri che si scontrano

Ma le onde gravitazionali non erano già state rilevate? C’erano stati annunci in questo senso in passato…

Nel corso del 2014 gli scienziati che prendono parte al progetto del telescopio BICEP-2 nell’Antartico si mostrarono sicuri di aver intercettato un segnale di onde gravitazionali primordiali innescate dal Big Bang. Ma questa speranza degli astrofisici “antartici” declinò dopo alcune settimane, quando emerse che le loro ricerche erano state viziate dalla polvere stellare, depositata nello spazio profondo. Andando ulteriormente a ritroso nel tempo, nel 1993 due scienziati (Russell Alan Hulse e Joseph Hooton taylor, jr.) vinsero un premio Nobel per le loro ricerche su una pulsar binaria che si comportava in un modo che poteva essere giustificato con le previsioni di Einstein: in brutale sintesi, l’idea era che le onde gravitazionali assorbivano l'energia dei due enormi corpi stellari, che finivano per orbitare ancora più vicini. Ma quello fu un ragionamento deduttivo. Si potrebbe definire un indizio; e non una prova.

Why discovering gravitational waves changes everything

Einstein's theory of general relativity predicted something called gravitational waves. Science has tried to prove their existence for decades but failed to detect them ... until now. Full story: http://gu.com/p/4gj7c/fb

Posted by The Guardian on Thursday, February 11, 2016

Perché gli interferometri hanno due “bracci”?  

Perché gli scienziati, essendo convinti che le onde esistessero, hanno deciso di costruire in questo modo le "antenne" che sarebbero state capaci, un giorno, di intercettarle. Il tentativo era proprio di realizzare due raggi protetti da qualsiasi altra intromissione. Le due lunghezze, misurate con la massima cura con gli angoli giusti, cambieranno in modo quasi impercettibile se un’onda le attraverserà.

Perché si è voluto (e dovuto) condurre per decenni una ricerca così impegnativa?

Perché le onde gravitazionali, per citare nuovamente il Guardian, “possono rispondere a domande sul momento della creazione”. Gli astronomi “guardano indietro nel tempo e nello spazio. Per vedere un oggetto lontano 13 miliardi di anni luce, captano una luce emessa 13 miliardi di anni fa. Ma l’astronomia ottica non può guardare ai primi 400mila anni della storia dell'universo, che a qual tempo era così denso e vischioso che la luce non riusciva a liberarsi dalla zuppa primordiale. Le onde gravitazionali però devono essere state lì fin dall'inizio”.