L’appuntamento, atteso da cent’anni, è per oggi pomeriggio a Washington. Gli astronomi Usa che lavorano all’esperimento LIGO, (Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), dovrebbero annunciare di aver rilevato la presenza delle onde gravitazionali, ipotizzate cent’anni fa da Albert Einstein.
Sarebbe state osservate grazie alla collisione di due enormi buchi neri, uno 29 volte più massiccio del Sole, l’altro 39 volte, che ha prodotto un nuovo «mostro» 62 volte più massiccio del Sole, ma con un diametro di poco più di 300 chilometri. Ma cosa sono le onde gravitazionali, perchè dovrebbero esistere e perché cercarle? Ecco tutto quel che c’è da sapere, secondo il quotidiano The Guardian, su un fenomeno tanto sfuggente quanto fondamentale per la struttura dell’universo.
Cosa sono le onde gravitazionali? Oscillazioni dello spazio-tempo, simile alle onde provocate da uno sasso in uno stagno, che viaggiano alla velocità della luce. Se si getta qualcosa di veramente grosso nella quiete dello spazio, come la collisione di due buchi neri o la fusione di due stelle pulsar, le onde gravitazionali create dall’evento si propagano non solo nella galassia, ma in tutto lo spazio-tempo.
Sono state trovate? Forse. L’annuncio del LIGO è atteso oggi.
Perché pensiamo che esistano? Le onde gravitazionali sono state previste dalla teoria generale della gravità di Albert Einstein cento anni fa. Quasi tutto ciò che Einstein ha previsto è stato verificato con osservazioni o esperimenti, tranne le onde gravitazionali.
Non erano già state rilevate? Per qualche settimana nel 2014, gli astrofisici che lavoravano al telescopio BICEP-2 nell’Antartico furono certi di aver rilevato un segnale delle onde gravitazionali primordiali lasciate dal big bang. Ma le speranze tramontarono presto quando emerse che le osservazioni erano state viziate dalla polvere stellare nello spazio profondo. Due astrofisici ricevettero un Nobel nel 1993 per i loro studi su una pulsar binaria che si comportava in un modo che poteva essere spiegato con le previsioni di Einstein: le onde gravitazionali assorbivano l’energia dei due enormi corpi stellari, che finivano per orbitare ancora più vicini. Ma allora si trattò di una deduzione, non di una prova.
Perché perseverare dunque? Perché gli scienziati sono convinti che le onde ci devono essere, se le versione della fisica cosmica più accreditata ha senso. Se esistono, allora due lunghezza misurate con la massima cura con gli angoli giusti cambiano in modo quasi impercettibile quando le onde le attraversano. La caccia alle onde gravitazionali è in atto da decenni.
Cinquant’anni fa Joseph Weber appese barre di metallo nella speranza di rilevare un movimento spiegabile solo con il passaggio di un’onda nello spazio-tempo. La Nasa nel 1972 inviò un misuratore di gravità sulla Luna con l’Apollo 17. L’Italia ha un suo programma sperimentale, con il rilevatore Virgo, nella campagna intorno a Pisa.
Le rilevazioni degli scienziati del LIGO sono cominciate nel 2002, ma un paio di anni da il programma ha subito una completa e costosa ristrutturazione, per potenziarlo. Il problema infatti è l’accuratezza: un’onda in arrivo da miliardi di anni luce di distanza può modificare il raggio laser del rilevatore, lungo quattro chilometri, di meno di un millesimo del diametro di un atomo.
Perché portare avanti una ricerca tanto faticosa? Perchè le onde gravitazionali possono rispondere a domande sul momento della creazione. Gli astronomi guardano indietro nel tempo e nello spazio. Per vedere un oggetto lontano 13 miliardi di anni luce, captano una luce emessa 13 miliardi di anni fa. Ma l’astronomia ottica non può guardare ai primi 400mila anni della storia dell’universo, che a qual tempo era così denso e vischioso che la luce non riusciva a liberarsi dalla zuppa primordiale. Le onde gravitazionali però c’erano fin dall’inizio.
La scoperta delle onde gravitazionali significherebbe che non c’è più nulla da capire in astrofisica? No. Le domande si moltiplicano invece. Perché l’universo visibile è fatto di materia e non di antimateria? E perché il 96% è invisibile e impossibile da rilevare, composto di materia oscura e dell’ancora più misteriosa energia oscura? Perchè sembra stabile? È l’unico o ce ne sono migliaia di miliardi? la conferma definitiva delle teorie di Einstein darebbe al risposta finale a molte domande, ma aprirebbe un’altra serie di misteri da risolvere.
COLLEGATA:
- Che cosa sono le onde gravitazionali. Un fumetto per capire. GIACOMO TALIGNANI*
