Onde gravitazionali: cosa sono. Tutto sulla scoperta - Studentville
Onde gravitazionali: cosa sono. Tutto sulla scoperta
ONDE GRAVITAZIONALI: COSA SONO. TUTTO SULLA SCOPERTA. Le onde gravitazionali, ipotizzate nel 1916 da Albert Einstein nella Teoria della relatività Generale, sono diventate finalmente una realtà grazie alla possibilità di effettuare con una dimostrazione diretta: la scoperta è avvenuta l'11 febbraio 2016, data memorabile per i fisici e gli scienziati che negli anni si sono interrogati sulla loro esistenza. Tutto è cominciato il 14 settembre 2015, quando due interferometri dell'esperimento Ligo e Virgo negli Stati Uniti hanno riportato un'anomalia nei dati. Da allora sono iniziate le ricerche che hanno portato alla sensazionale scoperta, alla rilevazione diretta e all'annuncio delle onde gravitazionali. Alle ricerche hanno partecipato ben 1.004 ricercatori e 133 istituzioni scientifiche di tutto il mondo. Adesso molti di voi probabilmente si staranno chiedendo cosa sono e cosa comporta la loro scoperta: per questo motivo abbiamo deciso di farvi un bel riassunto sulle onde gravitazionali e su come è avvenuta la rilevazione diretta, in modo che ne capiate l'importanza e non vi troviate impreparati sull'argomento!
SCOPERTE LE ONDE GRAVITAZIONALI DI EINSTEIN: ECCO COSA SONO. Come abbiamo detto, le onde gravitazionali sono state ipotizzate circa un secolo fa da Einstein nella Teoria generale della Relatività. Si tratta di "vibrazioni", deformazioni della curvatura dello spazio-tempo provocate da fenomeni molto forti, come per esempio le fusioni di buchi neri, il Big Bang, le esplosioni delle supernovae. Esse viaggiano nell'universo alla velocità della luce creando increspature nello spazio-tempo. Dato che non interagiscono quasi per niente con la materia, esse "ricordano" gli avvenimenti che le hanno generate. Qualsiasi massa in movimento produce onde gravitazionali, ma esse sono molto deboli perché la gravità è più debole delle 4 forze che agiscono nella natura. Per rilevarle è necessario allora che siano prodotte da masse in movimento di dimensioni astronomiche, proprio come i due buchi neri che si sono fusi e sono stati rilevati dal team della LIGO. Fino a questo momento avevamo solo prove indirette sulla loro esistenza, in quanto nel momento in cui passa un'onda gravitazionale, la curvatura dello spazio-tempo si contrae ed espande ritmicamente: ciò però non è facile da registrare perché lo spazio e il tempo stesso in cui gli osservatori vivono si contraggono e si espandono nello stesso momento.
ONDE GRAVITAZIONALI: LA DIMOSTRAZIONE DIRETTA. Adesso invece abbiamo finalmente la possibilità di osservarle insieme ad una parte dell'universo finora sconosciuta e invisibile: l'11 febbraio 2016 il team del rilevatore Advanced LIGO ha infatti rilevato le onde gravitazionali provocate dalla collisione di due buchi neri. I due interferometri hanno registrato le onde gravitazionali in una finestra temporale di coincidenza di 10 millisecondi. Esse sono state prodotte nell'ultima frazione di secondo della fusione dei due buchi neri in un unico più grande. I due buchi neri misuravano rispettivamente 29 e 36 masse solari e hanno dato origine ad un buco nero di 62 masse solari: le 3 masse solari mancanti sono l'energia emessa durante la collisione dei due buchi neri, sotto forma di onde gravitazionali. Per rilevare le onde elettromagnetiche LIGO e VIRGO utilizzano fasci laser che percorrono bracci messi ad angolo retto in modo parallelo alla superificie terrestre. I fasci laser vengono riflessi da specchi che cambiano posizione nel caso in cui lo spazio in cui si trovano viene attraversato dalle onde gravitazionali. A questo punto lo spostamento lascia una traccia nel percorso dei fasci e questo movimento viene registrato da appositi strumenti, in quanto è invisibile ad occhio nudo.