Onde gravitazionali: una guida per principianti

Una spiegazione semplice di cosa si nasconde dietro la sensazionale scoperta annunciata da un gruppo di fisici provenienti da oltre 100 diversi paesi, che era stata predetta da Einstein nella teoria della relatività.

di Ernesto Pusceddu

Ma come, non sai ancora cosa sono le onde gravitazionali? Appena un secolo fa Einstein con la teoria della relatività generale aveva “predetto” le onde gravitazionali, ritenendo però quasi impossibile la loro misurazione. Oggi la moderna tecnologia ha permesso di dimostrarne l'esistenza, aprendo scenari del tutto nuovi. Cercate di immaginare due situazioni che conoscete: i vortici che si creano quando si mescola un liquido, e le vibrazioni e onde sonore prodotte da oggetti metallici quando vengono colpiti con una certa forza. Ora, immaginate queste due situazioni come se fossero collegate. Immaginate che ad ogni vostro minimo spostamento provocate delle onde a vortice, che propagandosi modificano lo spaziotempo intorno a voi. Queste ondate da voi provocate sono troppo piccole e troppo veloci per poter essere misurate. Einstein disse invece che masse abbastanza grandi e con una forte accelerazione potevano produrre onde abbastanza grandi da poter essere misurate, nonostante egli stesso nel 1916 non credette possibile un'effettiva misurazione. Eppure questo è quello che è avvenuto.

E' stata la collisione tra due buchi neri, avvenuta un miliardo di anni fa circa, a provocare le onde gravitazionali che sono state captate per la prima volta nel settembre 2015. La scoperta è di rilevante importanza sotto molteplici aspetti. In un solo esperimento si è riusciti a dimostrare l'esistenza dei buchi neri e l'esistenza delle onde gravitazionali. In parole semplici, visto che il propagarsi delle onde nello spazio non avviene in un tempo ristretto ma in un tempo estremamente dilatato come quello rilevato, le onde possono dare delle informazioni in più sull'origine dell'universo, sulla sua natura, la sua forma e la sua espansione. Come un diario di bordo, come un documento ritrovato, le onde gravitazionali possono contenere informazioni sull'origine della Terra, in quanto il Big Bang, il fenomeno che ha generato il nostro pianeta, è un fenomeno dello stesso tipo: una massa accelerata che interagendo con il suo campo gravitazionale, provoca il propagarsi di onde che causano una contrazione e poi un'espansione ritmica dello spazio tempo.

Ancora oggi l'Universo, a causa del Big Bang, si contrae e si espande ritmicamente modificando la sua natura. Le onde sono state rilevate dallo strumento Ligo (Laser Interferometer Gravitational­Wave Observatory), negli Usa, e i dati sono stati analizzati dalle collaborazioni internazionali Ligo e Virgo. Quest'ultima fa capo allo European Gravitational Observatory (Ego), 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'astrofisico Enzo Brocato dice che “per l'evento del settembre 2015 (il primo ad essere registrato dagli strumenti), il team INAF (Istituto nazionale di astrofisica), che lavora 24 ore su 24 ed è composto da ricercatori di Napoli, Roma, Milano, Urbino, Bologna, Padova, Pisa e Cagliari, è stato in grado di rispondere rapidamente all'allerta e iniziare le osservazioni ai telescopi. Siamo stati tra i primi ad attivare le osservazioni da Terra e abbiamo monitorato circa 100 gradi quadrati con il telescopio VST installato all’Osservatorio di Paranal dell’ESO, sulle Ande cilene”.

Per l'Italia e per il mondo sono anni d'oro per la fisica, infatti dopo la scoperta del Bosone di Higgs nel 2012, un nuovo tassello si va ad aggiungere alla storia dell'Universo e del nostro pianeta. Un nuovo criterio di misurazione apre le porte a una nuova astrofisica, tutto ciò che sappiamo può essere rivalutato e tante cose sono ancora da scoprire. È normale nel 2016 pensare di essere in qualche modo “arrivati”, senza renderci conto di essere in realtà all'interno di un processo in continua evoluzione. Scoperte come queste, nate dalla collaborazione di oltre un centinaio di paesi nel mondo, devono farci riflettere sulle nostre possibilità come esseri umani che lavorano insieme, e che possono in qualche modo dare un nuovo “indirizzo” a questo mondo.