Le onde gravitazionali costituiscono una svolta epocale.Rappresentano ciò che per Galileo è stato il cannocchiale. Una scoperta che spalanca una finestra di osservazione completamente nuova nel modo di conoscere e studiare l'Universo: la nascita dell'Astronomia Gravitazionale. L'Accademia svedese ha riconosciuto il valore di questi studi conferendo il Premio Nobel per la Fisica 2017 a Rainer Weiss, Barry C.Barish e Kip S.Torne. I tre scienziati di LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), l'interferometro che ha rilevato le onde gravitazionali rivelando, al mondo, una scoperta di straordinaria importanza.
L'Italia è stata ricordata per i contributi di studio decisivi: Adalberto Giazotto, ideatore di VIRGO, è uno dei grandi protagonisti del settore.
Le Onde Gravitazionali
Il concetto di onda gravitazionale si potrebbe definire come una perturbazione nello spazio che si propaga alla velocità della luce. Questo tipo di onda è stato previsto da A. Einstein, un secolo fa. Per comprenderle possiamo ragionare per analogia: immaginiamo un oggetto che cade sulla superficie piana di un liquido, ad esempio l'acqua. Al momento dell'impatto si generano delle onde circolari che si propagano verso l’esterno. Consideriamo un corpo celeste che si muove molto velocemente, esso genera delle onde, nella struttura dello spazio dove le stesse si propagano, in modo simile a quelle generate dalla caduta di un corpo materiale sulla superficie di un liquido.
Le caratteristiche delle onde gravitazionali
Le onde gravitazionali sono onde debolissime, talmente deboli che è difficilissimo, al limite dell'impossibile, riuscire a rilevarle e a rivelarle. Ad esempio quando compiamo il gesto del saluto è lo stesso movimento del nostro braccio a generare delle onde gravitazionali che si propagano nello spazio circostante ma che nessuno di noi riuscirà mai a vedere perché sono talmente deboli da non lasciar traccia di sé.
A.Einstein aveva previsto, nel 1916, non solo l’esistenza di queste onde ma, dai suoi calcoli, era giunto alla considerazione che non sarebbe stato possibile rilevarle direttamente, proprio perché troppo deboli. Dunque protagonista, indispensabile, della conferma della scoperta di A. Einstein è stata la tecnologia. E’ stato necessario un secolo di sviluppo tecnologico per annunciare al mondo scientifico, accademico e all'umanità intera, una scoperta epocale che ha confermato le geniali intuizioni di uno tra i migliori scienziati di tutti i tempi, A.Einstein.
In che modo è stato possibile realizzare questa scoperta
L’onda gravitazionale che è stata vista- ma è preferibile dire sentita, perché quest'onda è stata solo ascoltata - e che ha suscitato un enorme clamore nella comunità scientifica, e non solo, è stata prodotta dallo scontro di buchi neri di enormi dimensioni.
I buchi neri
I buchi neri sono l’evoluzione finale di alcune stelle molto pesanti che dopo aver finito il loro combustibile nucleare, cioè quello che le fa brillare, collassano su se stesse e sono così pesanti che questo collasso continua per sempre, non si riesce mai a fermare. Quindi è energia che viene assorbita e diventa talmente concentrata che neanche la luce riesce ad attraversare questo corpo celeste ( da qui il nome di buchi neri).
L'unico modo per rilevarle direttamente è proprio quello di studiare l’emissione di onde gravitazionali, ascoltandone il suono. Cioè se l’onda gravitazionale fosse un suono sarebbe percepita proprio nel modo in cui è stata rilevata perché la frequenza dell'onda gravitazionale rientra nella banda di frequenza di percezione a cui il nostro udito è sensibile. In particolare ciò che è stato ascoltato è il suono di due buchi neri che, circa un miliardo e trecento milioni di anni fa, muovendosi in modo spiraliforme, uno attorno all'altro, si sono scontrati producendo questo segnale gravitazionale. Segnale che si è spostato, attraverso l’Universo, fino a giungere ai nostri tempi. Il giorno 11 settembre 2015 il segnale è stato captato dai rilevatori che in quel momento erano in funzione negli Stati Uniti.
Le onde si propagano nello spazio, in modo sempre più debole, ma non sono così deboli da non poter essere captate da questi interferometri. Attualmente i rilevatori più avanzati sono tre: due si trovano negli Stati Uniti, uno in Louisiana e l’altro nello Stato di Washington e che si chiamano LIGO( pron. Laigo) e l’altro che si trova in Italia, a Cascina- Pisa- e si chiama VIRGO( pron. Virgo)
L’importanza scientifica di questa scoperta
Questa scoperta è considerata una scoperta epocale perché apre una nuova finestra di osservazione per studiare l'Universo. Fino ad ora l’Universo è stato osservato con i telescopi. Radiazioni elettromagnetiche, luce visibile, raggi gamma, raggi X. Le onde gravitazionali sono una finestra di osservazione completamente nuova, complementare a quella già esistente.
Attraverso le onde gravitazionali sarà possibile, da una parte osservare in maniera più approfondita e dettagliata fenomeni che già sono osservati con i telescopi standard, come le supernove, quindi grandi esplosioni di stelle; e, dall'altra parte, sarà possibile rilevare, e studiare, dei processi che non emettono luce, radiazioni elettromagnetiche e che quindi sarà possibile osservare solo attraverso la loro emissione di onde gravitazionali. Un esempio è proprio quello della coppia dei buchi neri. Oppure l’onda gravitazionale del BIG-BANG( il BIG-BANG è stata una grande esplosione che è avvenuta circa tredici miliardi di anni fa, quando tutta l’energia dell'Universo era concentrata in un volume estremamente piccolo, con densità e temperature altissime.
Ad un certo punto, per un meccanismo che non conosciamo, ha iniziato ad espandersi molto rapidamente ed è ciò che ha poi generato l’Universo in cui viviamo attualmente e che è ancora in espansione, come residuo di questa iniziale esplosione). Durante questa fase iniziale di evoluzione dell'Universo, proprio nei primi istanti di vita, si sono verificati dei processi che hanno prodotto delle onde gravitazionali che gradualmente si sono diradate e che adesso formano un mare in cui siamo immersi. Ne producono i buchi neri, le stelle di neutroni, ma anche il Sole( E' importante studiare i dati ricavati dall'osservazione di un' eclissi solare perché sono una prova quantitativa della Teoria Generale di A.Einstein, ottenuta fotografando il campo stellare attorno al Sole).
E forse, in futuro, si potrà estendere questo concetto delle onde gravitazionali per elaborare una teoria della relatività empatico-emotiva.
Il ruolo dell'Italia
L’Italia ha, da sempre, avuto un ruolo importante nello studio delle onde gravitazionali. La ricerca di onde gravitazionali in Italia, è nata sotto la spinta dei ragazzi di via Panisperna, quindi della scuola di Enrico Fermi. Negli anni ’90 è iniziata la costruzione di VIRGO, di questo grande interferometro, con bracci lunghi tre km, che ha portato a risultati lodevoli da un punto di vista scientifico - ma non rilevazioni.
