LA SCOPERTA DELLE ONDE GRAVITAZIONALI AVRA’ EFFETTI GALATTICI SULL’ASTRONOMIA - LE ONDE SONO PRODOTTE DALLA COLLISIONE DI DUE BUCHI NERI E CURVANO LO SPAZIO-TEMPO - ORA L’OBIETTIVO E’ “INTERCETTARE” QUELLE PRODOTTE DAL BIG BANG…
Alessandro Dell’Orto per “Libero Quotidiano”
Andrea Bersani, ma siamo davvero di fronte a una scoperta straordinaria?
stelle di neutroni sono una sorgente d onde gravitazionali
«Clamorosa. La aspettavamo da tantissimo tempo e stiamo vivendo un momento storico: si apre una nuova finestra sugli effetti astrofisici».
Bene, ma riusciamo a capire realmente di cosa si sta parlando? Facciamo finta di spiegare a un bambino cosa sono le onde gravitazionali.
«Difficile semplificare, ma possiamo provarci. Partendo dalla forza di gravità».
Quella che ci fa restare attaccati alla terra, no?
«Sì, che è responsabile della caduta delle cose. È la prima delle forze studiate, ma tutt' ora la meno capita, la più difficile da comprendere».
scoperte le onde gravitazionali
Perché?
«Perché rispetto alle altre è molto più debole. Per questo è difficile fare esperimenti in laboratorio che ci aiutino a capire cosa succede quando le masse in gioco sono molto grandi o le distanze molto piccole».
Ok, fin qui ci siamo. Andiamo avanti.
«Quando una stella esaurisce il materiale che brucia rendendola luminosa e arriva alla fine, la forza di gravità fa sì che tutto collassi verso il centro. Se la stella è leggera, resta compatta e di una materia simile a noi. Se è grande almeno due volte e mezza il Sole, invece, quando collassa diventa un buco nero».
Che, per immagini, come possiamo descriverlo?
«Come un enorme aspirapolvere dello spazio. La sua forza di gravità è così intensa da risucchiare tutto il materiale che intercetta».
E da qui ad arrivare alle onde gravitazionali cosa manca?
«Quando due buchi neri si incontrano, uno entra in orbita intorno all' altro. Entrambi tendono a spiraleggiare riducendo la distanza tra loro, fino a fondersi. La velocità con cui orbitano aumenta sempre e con essa la frequenza con cui compiono le orbite: il fatto che due masse ruotino una intorno all' altra genera un' onda gravitazionale, di frequenza pari al doppio della frequenza di rotazione delle masse».
È quanto successo un miliardo di anni fa e abbiamo captato lo scorso 14 settembre.
onde gravizionali viste da una collisione fra buchi neri
«I due buchi neri avevano una massa rispettivamente 36 e 29 volte superiore a quella del Sole. Si sono scontrati e poi fusi, generando un nuovo "mostro cosmologico", un buco nero 62 volte più massiccio del Sole, ma così compatto da misurare solo 300 chilometri di diametro. La danza di queste due masse così grandi, fino a una distanza così piccola, ha modificato lo spazio tempo tutto intorno, e ha generato quelle onde gravitazionali che sono arrivate fino a noi».
Una sorta di reazione, come le onde prodotte quando si lancia un sasso in uno stagno. Le definiscono increspature dello spazio-tempo.
Che significa?
«Se lei va vicino a un buco nero e io resto distante, io vedrò il suo orologio andare più lentamente, perché il buco nero incurva lo stazio-tempo intorno a sè. Se lei arriva addirittura sul bordo del buco nero, io vedrò il suo orologio fermo e lei immobile».
Domanda banale. Perché scopriamo oggi una cosa di un milione di anni fa? Quello dello onde gravitazionali è un fenomeno così raro?
«Assolutamente no. Finora, però, non si era mai riusciti a captare queste onde. A settembre lo strumento Ligo era stato appena riacceso dopo un upgrade, quindi potenziato».
Come si stabilisce che questa onde siano proprio di un miliardo di anni fa?
«In base alla velocità: si stima vadano alla velocità della luce».
Come arrivano a noi?
le onde gravitazionali generate dalla collisione fra due buchi neri
«Quando raggiungono la terra si manifestano come microscopici allungamenti e contrazioni dello spazio e risultano quindi rilevabili utilizzando, per esempio, l' interferenza della luce del laser proprio perché quest' ultima è particolarmente sensibile alle variazioni del cammino percorso. Maggiore è la distanza, tanto più sensibile sarà lo strumento».
Come è un rivelatore?
«È un interferometro con bracci lunghi alcuni chilometri: un fascio di luce laser viene sdoppiato, mandato nei due tunnel e fatto rimbalzare per svariate volte su un sistema di specchi. In questo modo, il cammino percorso dalla luce diventa di centinaia di chilometri. Alla fine i due fasci vengono ricombinati e si osserva la figura di interferenza. Se un' onda gravitazionale investe il rivelatore, la lunghezza dei bracci cambia (si modifica la metrica dello spazio-tempo) e la figura di interferenza si "deforma"».
Bersani, ma cosa cambierà questa scoperta?
«Nell' Universo ci sono ancora un sacco di fenomeni misteriosi per i quali informazioni sul comportamento della gravità potrebbero esserci di grande aiuto. In particolare, ci aspettiamo che le onde gravitazionali possano portarci informazioni sui buchi neri, le stelle di neutroni e tutti quegli oggetti che non emettono luce: ricordiamo che la materia visibile, nell' Universo, è circa un sesto di tutta la materia esistente e contribuisce alla gravità su larga scala per meno di un ventesimo del totale».
Potremmo anche scoprire qualcosa di più sul nostro passato?
«Sicuramente. Il Big Bang è stato talmente violento che potrebbe aver lasciato onde gravitazionali residue in grado di rivelarci la storia dell' Universo».
