Circa sette anni fa, precisamente l’11 febbraio del 2016, un gruppo di scienziati del LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), in collaborazione con il VIRGO (Osservatorio Europeo di Onde Gravitazionali con sede a Cascina, in provincia di Pisa), hanno annunciato un evento epocale in ambito scientifico, ovvero l’osservazione diretta, per la prima volta, delle onde gravitazionali. Si tratta, come vedremo in maniera più approfondita in questo articolo, di perturbazioni dello spazio-tempo che si sono creata quando due buchi neri si sono fusi. Tale evento risale a più di un miliardo e mezzo di anni fa, periodo in cui sul nostro pianeta erano comparse le prime forme di cellule evolute che potevano già utilizzare l’ossigeno.
Vediamo, quindi, tutto ciò che c’è da sapere su questo straordinario evento e tutte le caratteristiche delle onde gravitazionali.
Cosa tratteremo
Le principali caratteristiche delle onde gravitazionali
Come brevemente accennato, le onde gravitazionali non sono altro che delle increspature dello spazio-tempo che si creano quando nell’universo si verificano cataclismi cosmici molto violenti. Tali onde, poi, percorrono l’universo alla velocità della luce. Prima del 2016, la loro esistenza era stata solamente ipotizzata e si riteneva fossero eccessivamente deboli per poter essere osservate.
Le onde gravitazionali individuate nel 2016 sono state generate nella frazione conclusiva di un evento molto particolare, ovvero la fusione di due buchi neri che presentavano una notevole massa (rispettivamente di circa 29 e 36 volte maggiore a quella del sole).
Da quanto tempo sappiamo dell’esistenza delle onde gravitazionali?
Già nel lontano 1916, quindi cento anni esatti prima della scoperta degli scienziati di LIGO, Albert Einstein aveva ipotizzato che le onde gravitazionali potessero essere una conseguenza derivante dalla teoria della relatività.
Il fisico tedesco, che ha rivoluzionato il concetto di gravità, pensava che quest’ultima potesse generare delle increspature in grado di propagarsi. Nonostante gli studi e le ricerche a riguardo, Einstein non fu mai del tutto convinto della sua teoria, tanto da essere diverse volte vicino a ritrattarla.
La difficoltà nella rivelazione delle onde gravitazionali
Le onde gravitazionali sono particolarmente difficili da rilevare. Infatti, occorrono miliardi di anni affinché possano raggiungerci e l’increspatura da loro prodotta si va sempre più riducendo durante questo loro percorso, fino a diventare una distorsione molto più piccola, delle dimensioni di un protone.
Riuscire a identificare una vibrazione così piccola significa dover utilizzare delle strumentazioni estremamente sensibili. Inoltre, un’altra difficoltà è quella di distinguerle dai tantissimi eventi che si verificano sul nostro pianeta e che possono interferire sulla loro ricerca.
Per rilevarle, attualmente, vengono utilizzati dei sistemi ottimi molto precisi che sono formati da due gallerie posizionate formando un angolo retto.
Cosa ha significato, in ambito scientifico, la scoperta delle onde gravitazionali?
La scoperta effettuata nel 2016 dal team di scienziati di LIGO in collaborazione con VIRGO ha segnato una svolta epocale in questo ambito. Il direttore esecutivo dell’operazione, David Reitze, l’ha addirittura paragonata al lavoro svolto da Galileo più di quattrocento anni fa, momento in cui con il suo cannocchiale puntato al cielo ha dato vita alla nuova Era.
Quindi, in ambito scientifico, l’osservazione delle onde gravitazionali ha avuto la medesima importanza. Questi elementi, infatti, rappresentano uno strumento di indagine astrofisica molto potente. Se prima la nostra immagine del cosmo poteva solamente basarsi sulle onde elettromagnetiche, adesso abbiamo la possibilità di affidarci a un nuovo mezzo.
Da sempre l’osservazione dei corpi celesti ha avuto grande importanza in astronomia. Se prima veniva fatta ad occhio nudo, dal 1600 in poi venne affidata a strumenti già avanzati che hanno consentito di fare scoperte sensazionali. Dagli anni Trenta, con l’avvento dei raggi X e i primi telescopi spaziali degli anni Sessanta, le nostre conoscenze del cosmo si sono notevolmente ampliate e abbiamo avuto accesso a informazioni prima invisibili.
Le onde gravitazionali, quindi, rappresentano una nuova frontiera e permetteranno di descrivere il cosmo in modo del tutto nuovo. Inoltre, ci forniscono informazioni generate da fenomeni che non hanno un corrispettivo derivante dalle onde elettromagnetiche. Un esempio sono i “sistemi binari di buchi neri“. Grazie alla scoperta del 2016 oggi sappiamo che quest’ultimi sono reali ed esistono.
Quindi, grazie alle onde gravitazionali nei prossimi anni potremo sapere molto di più sulla materia oscura.