SCIENZA

Eventi in contemporanea a Pisa e Washington

Primo segnale delle onde gravitazionali create dalla collisione fra 2 buchi neri 1 miliardo anni fa

Scoperti grazie a strumenti chiamati interferometri, uno a Pisa ed uno negli Usa, i primi segnali delle onde gravitazionali causati dalla collisione di due buchi neri avvenuta un miliardo di anni fa. Si apre una pagina nuova della fisica. Importante il contributo italiano alla scoperta

Virgo, interferometro a Cascina (Foto di Andrea Bettini)
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È 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, 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", ha detto 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 sua massa è la somma di quelle dei due buchi neri, ad eccezione della quantità liberata sotto forma di onde gravitazionali.

"Nel 1916 Albert Einstein ha teorizzato le onde gravitazionali, oggi siamo lieti di poter annunciare di averle osservate", ha spiegato Ricci, annunciando di fatto la scoperta forse più importante del 21mo secolo. Una scoperta che "apre una nuova finestra sull'Universo"; che ci permette di capire come funziona, quale sia il ruolo dei buchi neri nelle dinamiche universali e, soprattutto, come la gravità sia effettivamente la forza che lo domina, disegnando i destini di tutto ciò che lo compone, compreso il genere umano e tutte le possibili forme di vita ovunque esistenti.

Aver osservato l'esistenza delle onde gravitazionali è un primissimo passo verso una conoscenza più approfondita delle leggi che regolano l'Universo. Un passo che, ad esempio, un giorno potrebbe portare il genere umano a compiere viaggi intergalattici semplicemente sfruttando la distorsione spazio-temporale come nel film Interstellar.

Cosa sono le onde gravitazionali? 
Sono increspature spazio-temporali, previste con la teoria della Relatività generale da Albert Einstein nel 1916, che in pratica espandono e contraggono lo Spazio-Tempo. Un corpo nello Spazio, a causa della gravità, distorce lo Spazio-Tempo intorno a sé. Più è massiccio questo corpo, maggiore sarà la distorsione spazio-temporale e questa piegatura dello Spazio-Tempo determina il modo in cui un corpo celeste interagisce con un altro, ad esempio il Sole con la Terra che gli orbita intorno.

Affinché si crei un'onda gravitazionale, tuttavia, è necessario che ci si trovi in presenza di masse gigantesche, come ammassi di galassie o buchi neri e che ci sia un'asimmetria nella massa, ad esempio un'esplosione, o una collisione tra due buchi neri. La quantità di energia liberata è tale che si crei un'onda gravitazionale che si propaga nell'Universo in tutte le direzioni esattamente come un'onda si propaga nell'acqua se gettiamo un sasso in uno stagno. Man mano che avanzano, le onde distorcono lo Spazio-Tempo allungandolo e comprimendolo con tutto quello che c'è dentro.

La variazione è infinitesimale, 10 alla -21, pari circa a un milionesimo del diametro di un protone ma tale da cambiare, da oggi, la visione dell'Universo. 
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