Onde gravitazionali scoperte: confermata relatività di Einstein

CRONACA – Le onde gravitazionali sono state osservate per la prima volta e promettono di aprire un nuovo capitolo nella storia della fisica. I ricercatori degli esperimenti Ligo e Virgo alle 16,30 dell’11 febbraio hanno annunciato di aver scoperto le onde gravitazionali, le vibrazioni dello spazio-tempo ipotizzate da Albert Einstein un secolo fa nella sua teoria della relatività generale. Una scoperta annunciata in contemporanea a Washington e a Cascina, in provincia di Pisa, le due città in cui si trovano le sedi delle due antenne che hanno permesso la rivelazione di questo “chirp”, letteralmente in italiano un “cinguettio”, come lo definiscono i ricercatori che hanno ascoltato per la prima volta le onde gravitazionali prodotte dalla collisione di due buchi neri.

L’emozione nei volti degli scopritori delle onde gravitazionali che hanno preso parte alla conferenza stampa è molta e l’annuncio è senza precedenti. Un annuncio che vale doppio per la storia della fisica. Non solo le onde gravitazionali costituiscono la conferma della teoria della relatività enunciata da Einstein, ma anche la prova diretta dell’esistenza dei buchi neri. La scoperta è il frutto della collaborazione delle antenne interferometriche Ligo, Advanced Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory, costituito da due giganti rilevatori, uno a Livingston in Louisiana e uno ad Hanford , vicino Washington, e all’esperimento Virgo, le cui antenne che si trovano a Cascina vicino Pisa fanno capo allo European Gravitational Observatori (Ego), dove a coordinare le operazioni c’è un ruolo attivo e importante dell’Istituto Nazionale di Fisica Nuclerare, Infn, insieme ai colleghi del Cenre National de la Recherche Scientifique (Cnrs).

Il primo segnale delle onde gravitazionali è stato rivelato da Ligo il 14 settembre 2015 alle 10,50 ora italiana da entrambi gli strumenti, sia le antenne di Livingston che quelle di Hanford, con una finestra temporale di coincidenza di 10 millisencondi. Un risultato che è stato pubblicato l’11 febbraio sulla rivista scientifica Physical Review  in cui viene descritto il processo da cui le onde gravitazionali sono state originate.

L’esperimento Ligo ha osservato il segnale prodotto nell’ultima frazione di secondo del processo di fusione di due buchi neri che orbitavano uno intorno all’altro, costituendo così un sistema binario, con masse pari a 29 e 36 masse solari. I due buchi neri si sono fusi fino ad originare un unico buco nero di 62 masse solari e proprio le 3 masse solari mancanti dalla somma equivalgono all’energia che è stata emessa sotto forma di onde gravitazionali, queste vibrazioni che secondo la teoria della relatività generale di Einstein si originano proprio da un evento cosmico violento, come la collisione di due buchi neri, l’esplosione di una supernova o il Big Bang da cui ha avuto inizio l’universo.

Fulvio Ricci, ricercatore dell’Infn che coordina la collaborazione internazionale Virgo e professore dell’Università La Sapienza di Roma, ha spiegato che il risultato rappresenta “una pietra miliare nella storia della fisica”:

“Ma ancor più è l’inizio di un nuovo capitolo per l’astrofisica, perché nei prossimi anni continueranno ad arrivare altri importanti risultati dagli interferometri Ligo e Virgo, che oggi sono organizzati in un’unica rete globale di rivelatori di onde gravitazionali. Osservare il cosmo attraverso le onde gravitazionali cambia radicalmente le nostre possibilità di studiarlo: fino ad ora è come se lo avessimo guardato attraverso delle radiografie, mentre adesso siamo in grado di fare l’ecografia del nostro universo”.

Quella che sembrava una sfida impossibile, perché i segnali da rivelare apparivano troppo deboli, è stata vinta e con successo. A parlarne è Pia Astone, ricercatrice Infn che ha curato l’articolo pubblicato sulla rivista scientifica insieme ad altri cinque colleghi di Virgo e Ligo:

“Finalmente possiamo osservare l’universo con occhi diversi, non è un caso, infatti, che la prima misura diretta di ampiezza e fase delle onde gravitazionali sia stata accompagnata da un’altra importante scoperta, quella della fusione di un sistema binario di buchi neri”.

Una doppia scoperta, dunque, che arriva in una occasione speciale e cioè nel centenario della Relatività Generale, come ha aggiunto il presidente dell’Infn Fernando Ferroni commentando l’annuncio:

“Questo risultato rappresenta un regalo speciale, il sigillo finale sulla meravigliosa teoria che ci ha lasciato il genio di Albert Einstein“.

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Crediti immagini: INFN