Le onde gravitazionali. L'annuncio oggi della loro esistenza

Scoperte le onde gravitazionali, si apre una nuova pagina della fisica

Grazie alla collisione tra due buchi neri di 1 miliardo anni fa. L'Italia protagonista con il laboratorio Virgo, fiore all’occhiello dell’eccellenza italiana. Per la fisica un risultato senza precedenti

Dopo settimane di rumors è arrivata la conferma ufficiale: per la prima volta la certezza dell'esistenza delle onde gravitazionali. 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) fondato e finanziato da Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e Consiglio nazionale delle ricerche francese (Cnrs)

L’annuncio è stato dato oggi a Cascina, dove si trova lo strumento Virgo. La scoperta, pubblicata online sulla rivista Physical Review Letters, in un articolo liberamente accessibile, e in altri 12 articoli sul sito ArXiv, è stata annunciata oggi contemporaneamente negli Stati Uniti e in Italia, a Cascina. 

“E’ la prima rilevazione diretta delle onde gravitazionali” ed “apre un nuovo capitolo dell’astronomia”, ha detto all’ANSA il coordinatore della collaborazione scientifica Virgo, Fulvio Ricci, presentando i dati. Previste un secolo fa da Albert Einstein, le onde gravitazionali sono le increspature dello spazio-tempo generate da eventi cosmici violenti, proprio come le onde prodotte quando si lancia un sasso in uno stagno. Congratulazioni del presidente del Consiglio, Matteo Renzi, sono arrivate con una telefonata nel corso della conferenza stampa organizzata a Cascina. Lo ha reso noto il presidente dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Fernando Ferroni, che ha ricevuto la telefonata. 

E’ 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 è un risultato senza precedenti. Il risultato è doppiamente sorprendente perché, oltre a confermare l’esistenza delle onde gravitazionali, fornisce anche la prima prova diretta dell’esistenza dei buchi neri. 

“Abbiamo osservato il primo evento in assoluto nel quale una collisione non produce dati osservabili, se non attraverso le onde gravitazionali”, spiega il coordinatore della collaborazione Virgo, Fulvio Ricci. Tutto, ha aggiunto, “è durato una frazione di secondo, ma l’energia emessa è stata enorme, pari a 3 masse solari”. I due buchi neri formavano una ‘coppia’, ossia un sistema binario nel quale l’uno ruotava intorno all’altro. “Avevano una massa rispettivamente di 36 e 29 volte superiore a quella del Sole. Si sono avvicinati ad una velocità impressionante, vicina a quella della luce. Più si avvicinavano, più il segnale diventava ampio e frequente, come un sibilo acuto; quindi è avvenuta la collisione, un gigantesco scontro dal quale si è formato un unico buco nero la cui massa è la somma di quelle dei due buchi neri, ad eccezione della quantità liberata sotto forma di 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. 

“Dopo la scoperta del bosone di Higgs – osserva in una nota il ministro per l’Istruzione, l’Università e la Ricerca, Stefania Giannini – la comunità internazionale dei fisici festeggia oggi un altro importante traguardo scientifico: la prima conferma diretta dell’esistenza delle onde gravitazionali. Un regalo perfetto per i 100 anni della Relatività Generale di Albert Einstein, che è stato il primo a pensarle e descriverle nelle sue equazioni. Il laboratorio Virgo, che fa capo alla collaborazione internazionale e realizzato in Italia è per Giannini un fiore all’occhiello dell’eccellenza italiana, dei nostri scienziati e della nostra industria. Un esempio di come gli investimenti nella scienza e nelle grandi infrastrutture di ricerca siano essenziali per il progresso delle conoscenze e per lo sviluppo del Paese”. 

Che cosa sono le onde gravitazionali 

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 supernovae 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). 

La scoperta delle onde gravitazionali è anche la conferma definitiva della teoria della relatività generale. Erano infatti l’unico fenomeno previsto da questa teoria a non essere stato ancora osservato. Secondo Einstein, quando una qualsiasi massa (che sia un sasso, una stella o un buco nero) viene accelerata, emette onde gravitazionali. Sono segnali molto deboli e complicati da osservare perché fanno ‘oscillare’ tutto lo spazio-tempo, compresi gli strumenti che dovrebbero rilevarli. Riuscire a vederle è stata considerata a lungo una sfida impossibile. Per il futuro si punta alla costruzione di un super telescopio ‘gravitazionale’ nello spazio, che potrebbe nascere dai test che sta conducendo la missione Lisa Pathfinder, dell’Agenzia Spaziale Europea (Esa).