La grande scoperta delle onde gravitazionali predette da Einstein!

[davide1334]

leggevo in un articolo che questa scoperta può essere paragonata a quella di maxwell...aldilà delle scoperte che si potranno fare sull'origine del cosmo,riusciremo anche a sfruttarla per le cose di tutti i giorni? cioè potrà anche avere un effetto "pratico"?

[DarknessLight]

Ciao a tutti e ciao @Enrico Corsaro.

Volevo chiedere una cosa.
Forse ne avete già parlato ma non ho ancora avuto modo di leggere bene tutti gli articoli e tutti gli interventi. Appena possibile provvederò! Al massimo se ne avete già parlato mi indicate dove devo leggere!

Allora, premesso che Red più o meno me lo aveva già spiegato un po'... ma volevo sentire anche il tuo parere.
Quindi, come mai sono solo i corpi che si muovono di moto accelerato a produrre onde gravitazionali? Si può spiegare in termini accessibili anche a un dilettante?

[DarknessLight]

Tra l altro alla fine dell articolo dice che Hawking vorrebbe utilizzare le onde gravitazionali per il teorema dell area: l area del BH finale è MAGGIORE della somma delle aree dei BH che l hanno originato.

Ma questo non si ricava già dal raggio di Schwarzschild o sbaglio?

[Cyg X-1]

come mai sono solo i corpi che si muovono di moto accelerato a produrre onde gravitazionali? Si può spiegare in termini accessibili anche a un dilettante?

Riprendo la domanda di DarknessLight perchè, in fondo, anche la Terra, rivolvendo intorno al Sole si muove di moto accelerato (il moto circolare uniforme è un moto accelerato). Quindi anche la Terra produce onde gravitazionali (lasciamo stare l'intensità, m'interessa il concetto)? E se è vero che per produrre onde gravitazionali è necessaria energia e questa energia viene sottratta alla massa dell'oggetto produttore (vedi la collisione dei due buchi neri), anche la massa della Terra diminuisce costantemente a causa delle onde che il suo moto produce?

Grazie

[Enrico Corsaro]

Grazie dell'interesse ragazzi. Pian piano cerco di rispondere alle vostre domande .

[Enrico Corsaro]

Allora è forse questo il punto? Lo spazio-tempo è solo un modo di rappresentarci la trama del cosmo, che prende concretezza (consentendoci delle misurazioni) solo nel momento in cui osserviamo la traiettoria spazio-temporale di un raggio luminoso o di un agglomerato di materia?

In fondo anche l'idea di Galileo della forza a distanza divenutaci molto familiare per lunga frequentazione, a persarci bene, era assai stravagante: d'accordo, una forza, ma le forze che ci sono veramente familiari sono solo quelle che vengono trasmesse per contatto diretto.

Insomma, quello che voglio dire è che etere, vuoto o S-T che sia, non trovo un modo per definirlo se non ricorrendo agli effetti prodotti su masse e radiazioni che lo percorrono, i quali effetti sono a loro volta causati dall'azione delle masse sullo S-T stesso! Sbaglio?

Bè lo spazio-tempo ha una formulazione matematica. La teoria della gravità quantistica a loop lo descrive come intimamente costituito da anelli in continua evoluzione, quindi in questo ambito lo spazio-tempo avrebbe una costituzione fisica vera e propria. E' probabile che la costituzione fisica ci sia veramente, solo che ancora non abbiamo gli strumenti per misurarlo.

Il fatto che le onde gravitazionali si propaghino nello spazio-tempo è perfettamente spiegato a livello matematico infatti, ma a livello fisico non sappiamo ancora nè di cosa sono costituite queste onde (forse gravitoni?) nè di cosa sia costituito lo spazio-tempo.
Eviterei comunque troppa analogia con l'etere, ma è vero che l'interferometro utilizzato per la rilevazione è di una semplicità grandissima, proprio il tipo di interferometro utilizzato da Michelson e Morley. Quello che è complicato qui è la comprensione fisica intima di ciò che è stato osservato.

[Enrico Corsaro]

Ho letto e continuo a leggere di tutto in merito a questa scoperta, è sconvolgente. In realtà, se ho capito bene, si tratta di una singola onda originata dall'annichilazione di tre masse solari Per fortuna rilevata da due posti, questo permetterà sicuramente di ricavarne un sacco di dati anche sulla conformazione dello spazio tempo. Mi aspetto molto

L'onda gravitazionale in quanto ad energia corrispondeva effettivamente all'energia di 3 masse solari, quelle perdute dai due buchi neri in fusione (la somma delle due masse è infatti 3 masse solari in meno rispetto a quanto si aspetterebbe dall'algebra).
3 masse solari di energia equivalgono a



ovvero la bellezza di 5.36 x Joule di energia liberata nel giro di una frazione di secondo, una quantità mostruosamente grande.

Perchè hanno utilizzato due siti invece di uno solo? Perchè se rilevi lo stesso segnale da due punti completamente indipendenti, puoi confermare che si tratti di un segnale astrofisico vero e proprio, e non di un disturbo locale ad esempio della superficie terrestre. Inoltre aggiungendo più siti risolvi spazialmente la posizione della sorgente tramite triangolazione, cioè studiando il ritardo del segnale da un punto all'altro, allo stesso identico modo in cui si fa tramite l'interferometria astronomica.

[Enrico Corsaro]

Sicuramente una conferma importante di una teoria già ampiamente 'collaudata' e pertanto stupisce fino a un certo punto (beninteso,l'entusiasmo è legittimo ma anche frutto di una euforia pre-nobel dei suoi protagonisti). [...] Inoltre in questo caso manca la 'controparte ottica' di un segnale originale che, con l'affinamento del network di rilevatori, consentirà di puntare i telescopi anche verso supernove e stelle di neutroni.

In verità ti dirò non è andata proprio così. C'era ormai davvero molto scetticismo sull'esistenza delle onde gravitazionali, proprio a causa del grande lasso di tempo che è stato necessario a provarne la loro esistenza. Proprio per questo motivo si erano oramai diramate una miriade di teorie annesse alla relatività generale classica, per tentare di risolvere la discrepanza causata dalla sempre più probabile non-esistenza di queste onde. Adesso, con questa conferma invece, tutto cambia. Non solo si è aperto un nuovo modo di studiare il cosmo, ma si è anche trovata una direzione molto chiara su cui proseguire, con la conseguente eliminazione di tutta una classe di teorie che non prevedevano questo tipo di fenomeno fisico. Il tutto è molto entusiasmante e darà un enorme lavoro, fondi e l'accrescimento di personale in tutti i settori della fisica annessi, che sono tanti, dalla fisica particellare, a quella astrofisica e cosmologica.

[Enrico Corsaro]

Un elettrone che salta da uno stato energetico a un altro di un atomo genera un'onda elettromagnetica. A questo punto mi viene da pensare che generi pure un'infinitesima onda gravitazionale. Certo, valle a stanare se a mala pena siamo riusciti a rilevare questa originata da due buchi neri!
E ancora... le onde gravitazionali possono avere frequenze e ampiezze differenti come le onde elettromagnetiche che spaziano dalle radio alle gamma?
In altri termini, quando la tecnologia lo permetterà dovremo aspettarci uno spettro di onde gravitazionali?

E' vero, sono tempi davvero importanti per la fisica. Le due scoperte più importanti sono state sicuramente quella del bosone di Higgs e quest'ultima delle onde. Bisognerà anche capire poi il legame tra questi due, dato che il bosone di Higgs è il bosone responsabile del far "pesare" tutte le altre particelle.

Riguardo alla similitudine con le onde e.m., allo stato attuale l'unica cosa di simile è il fatto che siano entrambe onde. Non dimentichiamo però che il meccanismo fisico alla base è totalmente differente. Escluderei che si arriverà mai a trovare onde gravitazionali emesse da una particella subatomica, la massa in gioco è troppo piccola per poter produrre qualcosa di anche lontanamente misurabile. Se consideri quanto sia piccolo l'effetto prodotto da un evento così enormemente energetico, ti rendi conto di quanto lontano possa essere quell'obiettivo.

Il discorso sullo spettro delle onde gravitazionali è molto interessante ed esiste già una classificazione, che ti allego nello schemino a seguire.
500px-The_Gravitational_wave_spectrum_Sources_and_Detectors.jpg
Sono già in programma diverse missioni atte a campionare lo spettro di queste onde. In questo caso lo spettro è caratterizzato dalla diversa durata del periodo di oscillazione delle onde (che corrisponderà ad un diverso suono udibile), che può andare dalla frazione di secondo come nel caso di un evento estremamente compatto quale quello della fusione di due buchi neri, o dell'impatto di due stelle di neutroni, fino all'età dell'intero Universo, cioè con un periodo di miliardi di anni, il quale corrisponderebbe all'impronta delle onde gravitazionali nella radiazione cosmica di fondo, i famosi modi B cercati da BICEP2 ma non trovati fino ad ora.

Qui mi ricollego anche alla domanda fatta da @Winnygrey sull'interferometro spaziale eLISA (adesso missione gemellata da NASA ed ESA, precedentemente stroncata nel 2011 quando era a solo carico della NASA con il nome di LISA). eLISA ci permetterà di rilevare onde gravitazionali con periodi più lunghi della frazione di secondo, cioè intorno al secondo, il che sarà comunque associabile ad eventi provenienti da oggetti compatti, come stelle binarie di neutroni in particolare. Sarà fondamentale dunque ottenere una copertura totale di questo spettro per il futuro, in modo da essere in grado di ascoltare qualsiasi tipo di sorgente possa produrre fenomeni del genere.

[Enrico Corsaro]

riusciremo anche a sfruttarla per le cose di tutti i giorni? cioè potrà anche avere un effetto "pratico"?

Difficile dirlo adesso, ma sicuramente le conseguenze che questa scoperta avrà su tutto il mondo scientifico saranno enormi e ora neanche quantificabili. Se mai riuscissimo a capire intimamente la gravità, chissà che in futuro non potremo anche riuscire a governarla e a utilizzarla a nostra convenienza. Ma è ancora troppo presto per poterne parlare .