"Abbiamo scoperto le onde gravitazionali": i ricercatori padovani esultano
PADOVA. A un secolo dalla teoria della relatività, fisica e astrofisica compiono un poderoso balzo in avanti grazie a scoperte in cui l'Università di Padova ha un ruolo fondamentale La ricerca scientifica padovana ha contribuito a svelare i segreti delle onde gravitazionali, vibrazioni" nel cosmo provocate da fenomeni molto violenti come le collisioni di buchi neri, le esplosioni di stelle supernovae o il Big Bang che, secondo le più moderne teorie astronomiche, avrebbe dato origine all'universo.
Fino ad oggi, la loro esistenza era stata soltanto ipotizzata: era stato Albert Einstein, padre della teoria della relatività,
a elaborarne una formulazione. Come le onde generate da un sasso che cade in uno stagno, le onde gravitazionali percorrono l'universo alla velocità della luce creando increspature dello spazio-tempo finora invisibili.
Finora, perché finalmente è diventato possibile osservarle direttamente con un poderoso progetto scientifico al quale ha lavorato anche l'Università di Padova, che ha illustrato tutte le novità degli ultimi mesi di ricerca.
Le onde gravitazionali sono state rivelate la mattina del 14 settembre 2015 (ore 11:51 in Italia) dalla coppia di rilevatori Ligo (Laser Interfero meter Gravitational- wave Observatory) situati a Livingstone in Louisiana e a Hanford in Washington (Usa). Grazie allo sforzo congiunto di un migliaio di scienziati di università statunitensi e di quelle di altri 14 Paesi tra i quali l'Italia, si sono già fatti passi da gigante nella lettura dei fenomeni celesti.
Ma soprattutto, spiegano i ricercatori, dalle onde gravitazionali è stata ottenuta la conferma definitiva della teoria della relatività generale: erano l'unico fenomeno previsto da Einstein a non essere stato ancora osservato.
Secondo Einstein, quando una qualsiasi massa (che sia un sasso, una stella o un buco nero) viene accelerata, emette onde gravitazionali. Sono segnali molto deboli e complicati da osservare perchè fanno "oscillare" tutto lo spazio-tempo, compresi gli strumenti che dovrebbero rilevarli.
Riuscire a vederle è stata considerata a lungo una sfida impossibile.
Proprio perché pareva impossibile costruire strumenti in grado di rivelarle correttamente.
Sono stati necessari oltre 50 anni di sperimentazioni, ricerche scientifiche e acquisizioni tecnologiche per arrivare a realizzare tre interferometri laser, ossia le due apparecchiature Ligo gemelle negli Usa e l'europea Virgo a Cascina (Pisa), con i quali sono state finalmente intercettate le onde gravitazionali.
I primi a dare l'"allarme" agli altri ricercatori impegnati nel progetto internazionale sono stati proprio i padovani: i ricercatori del gruppo di Virgo Padova-Trento della sezione Infn (Istituto nazionale di fisica nucleare) di Padova e del centro Tifpa di Trento hanno segnalato la presenza di un possibile segnale entro i primi 3 minuti dell'evento. Questo contribuito cruciale è stato possibile perché all'equipe padovana era affidata una specifica parte dell'analisi; i test successivi, eseguiti con il fondamentale contributo del gruppo Virgo di Padova -Trento, hanno fornito la conferma dell’origine astrofisica del segnale osservato.
Leggerlo è stato tutt'altro che semplice: le onde gravitazionali interagiscono molto poco con la materia, perciò conservano la "memoria" degli eventi che le hanno generate. La loro esistenza era supportata finora solo da prove indirette ma da adesso diventa possibile osservarle direttamente, insieme a una porzione dell'universo finora invisibile e misteriosa, come le zone popolate dai buchi neri.
Ed è stata proprio la collisione tra due buchi neri avvenuta un miliardo di anni fa a provocare il primo segnale delle onde gravitazionali mai scoperto, rilevato dalle antenne dello strumento Ligo-Virgo. Per la fisica è un risultato senza precedenti: oltre a confermare l’esistenza delle onde gravitazionali e la validità della teoria della relatività, fornisce anche la prima prova diretta dell’esistenza dei buchi neri.
«Abbiamo osservato il primo evento in assoluto nel quale una collisione non produce dati osservabili, se non attraverso le onde gravitazionali», spiega il coordinatore della collaborazione Virgo Fulvio Ricci. Tutto, ha aggiunto, «è durato una frazione di secondo, ma l’energia emessa è stata enorme, pari a 3 masse solari». Prima della collisione, i due buchi neri formavano una “coppia”: uno ruotava intorno all’altro. «Avevano una massa rispettivamente 36 e 29 volte superiore a quella del Sole. Si sono avvicinati a una velocità impressionante, prossima a quella della luce. Più si avvicinavano, più il segnale diventava ampio e frequente, come un sibilo acuto; quindi è avvenuta la collisione, un gigantesco scontro dal quale si è formato un unico buco nero. La sua massa è la somma di quelle dei due buchi neri, ad eccezione della quantità liberata sotto forma di onde gravitazionali».
E' il primo di infiniti fenomeni che hanno costituito la storia dell'universo che oggi si possono finalmente conoscere e percepire attraverso lo studio delle onde gravitazionali. Uno studio che il gruppo di ricerca padovano coordinato da Gabriele Vedovato dell’Infn, da molti anni impegnato nello sviluppo della analisi per segnali transienti e generici - in collegamento con il ricercatore padovano Marco Drago ora in forza all’Aei di Hannover - continuerà a sviluppare dopo quello che il ministro per l?università e la ricerca Stefania Giannini ha salutato come un nuovo grande successo per la fisica italiana.
«Dopo la scoperta del bosone di Higgs - osserva il ministro in una nota nella quale si complimenta con i ricercatori italiani - la comunità internazionale dei fisici festeggia oggi un altro importante traguardo scientifico: la prima conferma diretta dell’esistenza delle onde gravitazionali. Un regalo perfetto per i 100 anni della Relatività generale di Albert Einstein, che è stato il primo a pensarle e descriverle nelle sue equazioni».
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