2012? No, grazie. Preferiamo il 2015

Già nel 1916 Albert Einstein aveva predetto la formazione delle onde gravitazionali come parte integrante della sua teoria della relatività. Egli descrisse lo spazio e il tempo come differenti aspetti della realtà, in cui materia ed energia rappresentano la stessa identica cosa. Lo spazio-tempo può essere pensato come un unico “tessuto” in cui le distanze si misurano con un righello e il tempo con un orologio.

Ogni oggetto deforma il tessuto spazio-temporale in maggiore o minore misura a seconda della sua massa.

La presenza di una massa o di un’energia considerevole deforma questo tessuto spazio-temporale causandogli una curvatura. Noi osserviamo questo fenomeno come gravità. Oggetti liberi di muoversi (stelle, satelliti, fasci di luce) seguono la traiettoria più “corta” lungo queste curvature del tessuto.

Alcune traiettorie descritte in presenza di una deformazione o curvatura del tessuto spazio-temporale.

Quando enormi masse si muovono velocemente, la curvatura spazio temporale s’increspa, espandendosi in modo simile a quanto fanno le onde sulla superficie di una pozza d’acqua agitata. Immaginiamo, ad esempio, due stelle di neutroni o due buchi neri che orbitino uno attorno all’altro. Lo spazio-tempo viene agitato così violentemente che si generano onde di energia che si propagano attraverso l’Universo.

Nel 1974 Joseph Taylor e Russel Hulse scoprirono una coppia di stelle di neutroni, di cui una era una pulsar, ossia emetteva pulsazioni di onde radio estremamente regolari che raggiungevano la Terra. I due scienziati usarono questi impulsi come il ticchettio di un orologio ultra preciso per studiare l’evoluzione del movimento orbitale delle due enormi masse. Per più di vent’anni la loro ricerca mostrò chiaramente che vi era un continuo spostamento temporale che indicava chiaramente una perdita di energia da parte del sistema. Energia “portata via” proprio attraverso le onde gravitazionali. La situazione era esattamente quella prevista da Einstein, ma era pur sempre ancora un’ipotesi e poco più. Mancavano le prove sperimentali.

Tutti i tentativi fatti per avere prove più valide dell’esistenza delle onde gravitazionali hanno dato risultati piuttosto elusivi e dubbi. Finalmente, tra circa sei anni, nel 2015, dovremmo essere in grado di non avere più incertezze. Ciò sarà possibile attraverso l’ultima versione del LIGO (Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory), un sistema molto complesso atto a rivelare proprio questo tipo d’increspatura spazio-temporale.

Pensate che esso misurerà il movimento dei suoi specchi, posti a qualche chilometro di distanza, con una precisione fantastica, paragonabile a un millesimo del diametro di un protone! Per chi vuole saperne di più sulla parte tecnica, posso consigliare Wikipedia (in inglese, però).

Quale sarà il luogo migliore dove cercare le tanto attese onde gravitazionali? Sambaran Banerjee, Alexander von Humboldt, Holger Baumgardt e Pavel Kroupa dell’Università di Bonn, hanno perfezionato un modello al computer che simula il movimento delle stelle all’interno di un ammasso globulare.

Il programma ha mostrato come questi insiemi di diversi milioni di stelle, estremamente vicine tra loro, sono il luogo ideale per causare incontri e scontri tra astri di diversa età e quindi anche di oggetti ormai esplosi e diventati stelle di neutroni e buchi neri. Essi tenderanno a occupare il centro dell’ammasso e sarà facile assistere all’unione, allo scontro e all’accoppiamento di questi mostri supermassicci. Qualche volta formeranno sistemi binari, altre volte collideranno tra loro, altre ancora saranno violentemente espulsi dall’ammasso stesso. Tutti fenomeni molto violenti, adatti a creare agitazione nel tessuto spazio-temporale e quindi a originare onde gravitazionali.

Secondo le accurate simulazioni, il nuovo LIGO sarà in grado di osservare gli effetti di queste interazioni tra giganti anche al ritmo di decine l’anno e fino a una distanza di cinque miliardi di anni luce.

Rappresentazione artistica dell’increspatura del tessuto spazio-temporale che si propaga nell’Universo attraverso le onde gravitazionali, causata da un sistema binario di buchi neri.

Quando la strumentazione inizierà a lavorare, nel 2015 appunto, si aprirà quasi certamente una nuova era dell’astrofisica, quella delle onde gravitazionali. Non avremo soltanto la prova definitiva di una parte essenziale della teoria della relatività, ma un nuovo e completamente diverso metodo per studiare I fenomeni dell’Universo.

Non vi sembra il caso di infischiarsene del 2012 e di aspettare il 2015? Sarà sicuramente molto più interessante e la probabilità di assistere a qualcosa di meraviglioso ed esaltante certamente più probabile!

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