Scienza

Tanto tempo fa, in una galassia lontana lontana…

MIT-LIGO-2

… due buchi neri si fusero in uno solo, generando delle onde gravitazionali che, dopo aver percorso più di un miliardo di anni luce e aver viaggiato per oltre un miliardo di anni, sono giunte fino al nostro pianeta, dove sono state rilevate dai due osservatori del progetto LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), negli Stati Uniti.

Si tratta di una delle scoperte scientifiche più importanti degli ultimi decenni. Le onde gravitazionali furono previste da Albert Einstein nel 1916, sulla base della sua teoria della relatività generale. Successivamente, Einstein stesso dubitò di questa previsione, ma in seguito furono trovate conferme indirette della sua correttezza. Tuttavia, queste perturbazioni dello spazio-tempo non erano mai state osservate direttamente. Fino ad oggi, o meglio, fino al 14 settembre 2015, quando il segnale è stato rilevato. La scoperta è stata annunciata ieri con una conferenza stampa.

Secondo la relatività generale, quella che noi percepiamo come forza di gravità è dovuta al fatto che la massa deforma lo spazio-tempo. Una massa in movimento provoca delle perturbazioni oscillatorie, delle vere e proprie onde gravitazionali che viaggiano alla velocità della luce. Si tratta di perturbazioni estremamente deboli: solo un evento astronomico di proporzioni enormi, come la fusione di due buchi neri, appunto, genererebbe delle onde rilevabili.

Nei due interferometri di LIGO, dei fasci laser percorrono due bracci perpendicolari, ciascuno lungo quattro chilometri, e vengono riflessi da specchi. Il passaggio di onde gravitazionali farebbe cambiare la lunghezza dei bracci dell’interferometro, e quindi la distanza tra gli specchi, e l’effetto può essere rilevato dagli strumenti. Ma questo cambiamento di lunghezza è inconcepibilmente piccolo: su quattro chilometri, è nell’ordine di appena un decimillesimo del diametro di un protone! Rilevare un effetto del genere sarebbe come misurare la distanza tra il Sole e Proxima Centauri (la stella più vicina al Sole, che si trova a poco più di 4 anni luce da esso) con un errore pari al diametro di un capello umano. Incredibile!

Per poter misurare un effetto così piccolo, è necessario tenere conto di tutte le possibili fonti di rumore e usare tecniche estremamente sofisticate per annullarne gli effetti. Fondamentale è la presenza di due diversi osservatori, posti a migliaia di chilometri l’uno dall’altro: un segnale rilevato da entrambi garantisce infatti che non si tratti di una fonte locale di rumore. Inoltre, la presenza di più osservatori permette di stimare la direzione da cui le onde gravitazionali provengono. Questo potrà essere fatto con  maggiore precisione quando, quest’anno, entrerà in funzione Virgo, un altro interferometro simile che si trova vicino a Pisa. Si tratta di un progetto fondato da Italia e Francia, a cui si sono aggiunte successivamente Olanda, Polonia e Ungheria. I dati di LIGO sono stati analizzati anche dagli scienziati di Virgo, in virtù di un accordo che prevede la condivisione dei dati tra i due progetti. Un altro interferometro, tecnologicamente ancora più avanzato, è in costruzione in Giappone.

Dall’analisi del segnale si è potuto dedurre che due buchi neri, rispettivamente di 29 e 36 masse solari, si sono fusi formando un unico buco nero di 62 masse solari: le tre masse solari mancanti sono l’energia emessa sotto forma di onde gravitazionali in una frazione di secondo. La potenza irradiata è oltre dieci volte maggiore della luminosità combinata di tutte le stelle dell’universo!

Oltre ad essere la prima osservazione diretta di un’onda gravitazionale, questa è anche la prima volta che viene rilevata la fusione di due buchi neri.

Penso che tutto ciò sia assolutamente fantastico, una dimostrazione perfetta della potenza della scienza. Un effetto previsto teoricamente cento anni fa è stato osservato oggi, grazie allo sviluppo di strumenti tecnologici di misura incredibilmente precisi. È qualcosa che lascia davvero senza parole. Al contrario, è davvero desolante pensare che, mentre osserviamo qui sulla Terra l’effetto di due buchi neri che si sono uniti un miliardo di anni fa a un miliardo di anni luce da noi, c’è chi si preoccupa della meschina presunta volontà di divinità immaginarie.

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