I più misteriosi giganti dell’universo, i buchi neri (considerati il fulcro di molte galassie), sono incongruentemente piccoli quando ammirati dalla Terra, eppure nella loro oscurità nascondono mille segreti: i rilevatori per le onde gravitazioni si muovono e trasmettono dati non appena vengono colpiti da una piccolissima frazione di ampiezza di un protone, tanta è la loro sensibilità.
Per secoli, gli astronomi hanno studiato l’universo infinito e le sue innumerevoli galassie quasi esclusivamente osservandone le luci. Ma l’annuncio del 2016 ha rivelato al mondo l’esistenza delle onde gravitazionale, prodotte 1,3 miliardi di anni fa dalla collisione di due mostruosi buchi neri, che ha dato agli scienziati un nuovo modo per osservare i cieli.
Le onde gravitazionali sono corse rapidamente attraverso tutto il cosmo viaggiando alla velocità della luce e arrivando sulla terra giusto in tempo per l’avvio dell’Osservatorio di Onde Gravitazionale ad Interferometria Laser Avanzato (LIGO), che ha rilevato e misurato la piccolissima compressione e dilatazione dello spazio-tempo. Con una seconda rilevazione già effettuata, gli scienziati sperano di scoprire nuovi dettagli sulla peculiare esclusività dei buchi neri e le loro similarità. Molto presto, non appena i rilevatori saranno nuovamente funzionanti, gli scienziati saranno addirittura in grado di localizzare i punti precisi nel quale hanno origine le onde gravitazionali e ispezionare il cielo dal punto di vista delle conseguenze del cataclisma che le ha provocate.
“Si tratta di un incredibile successo nella storia della scienza” afferma l’astrofisico Avi Loeb dell’Università di Harvard, che non è stato coinvolto nella rilevazione. Egli afferma che si tratta della più grande scoperta da decine di anni a questa parte.
L’11 Febbraio, gli scienziati che lavorano al LIGO hanno annunciato la scoperta ad una nuova conferenza a Washington e in un articolo pubblicato su Physical Journal Letters. Da quella pubblicazione, l’articolo ha registrato circa 100 citazioni al mese, il che evidenzia una nuova focalizzazione del mondo scientifico per le onde gravitazionali. Alcuni scienziati hanno dedicato decadi intere di carriera per trovare i tremori dello spazio tempo, che sarà il nuovo boom per i ricercatori delle decadi e dei secoli venturi.
La natura delle increspature dello spazio-tempo è apparsa ed è stata registrata quasi simultaneamente in due enormi rilevatori a forma di L situati, uno ad Hanford, a Washington e l’altro a Livingston il 14 Settembre 2015. Il segnale ha praticamente corrisposto a quello atteso: le onde sono state emesse da due buchi neri in rivoluzione l’uno rispetto all’altro prima di fondere come un unico immenso buco nero. In una prima fase, i due buchi neri erano l’uno circa 35 volte e l’altro 30 volte la massa della nostra stella. Quando si sono fusi insieme, i due corpi celesti hanno raggiunto una massa pari a 60 masse solari, rilasciando nell’universo l’energia complessiva che potrebbe essere contenuta in 3 nostri soli.
Quando gli scienziati hanno convertito le onde gravitazionali in onde sonore, le onde hanno prodotto qualcosa come, ogni giorno uno stridio di uccello, aumentando rapidamente di intensità e volume per poi smorzarsi completamente.
Presa di per sé, la scoperta è stata un successone – confermando le predizioni degli scienziati secondo cui lo spazio-tempo può incresparsi – fornendo un nuova prospettiva dei buchi neri e osservare a 360° il fenomeno della loro fusione. Ma LIGO promette ancor più di quanto non abbia fatto fino ad oggi: infatti, la rilevazione delle onde gravitazionali potrebbe diventare l’aspirazione di molti laboratori nel mondo. Così, i buchi neri, oscure e misteriose entità dell’universo, potrebbero regolarmente comunicare la loro verità alla terra.
Nella prospettiva di questo nuovo tipo di astronomia, gli scienziati hanno dato la caccia alle onde gravitazionali per anni. Dopo una luna ricerca, è stato incredibilmente gratificante, ha affermato David Shoemaker – leader degli sforzi del LIGO al Massachusetts Institute of technology. È stato molto gratificante alzarsi al mattino e saper fin dentro le ossa che le onde gravitazionali erano state finalmente scoperte.
Con ogni nuova registrazione, gli scienziati impareranno sempre di più su come i buchi neri binari si comportano, sulle loro proprietà e su come le stelle collassano nell’oblio per portare alla nascita di simili corpi celesti. Uno dei membri del LIGO, Daniel Holz dell’Università di Chicago afferma che è proprio dallo studio delle stelle che si può comprendere molto sulla vita dei buchi neri e su come doveva essere l’universo nelle sue fasi più primordiali.
Gli scienziati sperano anche di comprendere come possano due buchi neri trovarsi l’un l’altro nell’universo . Ad oggi a riguardo ci sono due teorie principali: La prima suggerisce che due stelle che nascono insieme come stelle gemelle o binarie, alla fine della loro vita collassano in buchi neri, che rivoluzionano l’uno intorno all’altro, finché non si fondono in uno solo. La seconda teoria suggerisce che due buchi neri distanti possano incontrarsi più tardi rispetto al tempo della loro formazione, in un sistema denso in cui buchi neri e stelle interagiscono.
Con la prima rilevazione, i fisici hanno usato i dati del LIGO per confermare la teoria della relatività generale di Einstein in un ambiente più estremo e dinamico dello spazio-tempo come entità a sé e immobile. Si tratta di un successo secondo Loeb. Ma le future direzioni aggiungeranno sicuramente maggior precisione e informazioni sulla teoria della relatività generale. Qualsiasi deviazione dalle attese potrebbe implicare che in un qualche modo la teoria della relatività generale di Einstein potrebbe non essere sempre vera o crollare del tutto. L’equazione della relatività generale suggerisce anche che i buchi neri non hanno “capelli” o caratteristiche distintive rispetto la massa, come carica elettrica o momento angolare. Ma questo porterà inevitabilmente ad un’enigma su cosa accade alle informazioni inghiottite da un buco nero. Nel futuro prossimo, gli scienziati potrebbero usare le informazioni che derivano dallo studio dei buchi neri per capire se il teorema dell'”assenza dei capelli” di un buco nero è vero o meno.
Un altro rilevatore di onde gravitazioni, Virgo, situato in Italia, è sotto attuale aggiornamento e potrebbe essere acceso nel 2017. Il trio di rilevatori – Virgo e i due rilevatori LIGO – potrebbero dare agli scienziati la possibilità di localizzare le onde gravitazionale nel cielo. Anche il governo Indiano sta mostrandosi interessato verso l’argomento e ha già dato il via ai primi steps per creare un osservatorio di onde gravitazionali.
Che dire: la ricerca attraverso l’universo infinito non è che appena cominciata!
Fonte: Physical Review Letters