"Immagina di essere stato sordo per tutta la vita, finché un giorno il tuo udito viene ristabilito.
Saresti così capace di rapportarti con l'Universo in un modo completamente nuovo.
Ecco perché rilevare le onde gravitazionali è così importante.
È un modo completamente nuovo di studiare l'Universo.
Ogni volta che troviamo un nuovo modo di osservare l'Universo scopriamo cose che non ci aspettavamo.
Si tratta proprio di cercare cose nuove che non sapevamo esistessero, esaminando gli estremi della nostra conoscenza della fisica e testando le nostre teorie su come funziona l'Universo".
Insomma, avere le prove che le onde gravitazionali esistono davvero -come previsto 100 anni fa da Einstein con la sua teoria della relatività generale- è come aver acquisito un nuovo e fondamentale senso di percezione dell'Universo.
Negli USA gli ormai famosi interferometri LIGO (ricordiamo che ne abbiamo anche uno qui in Italia, VIRGO) dal 2004 avevano cominciato a cercare tracce di queste onde, senza risultato fino a settembre scorso, quando gli astrofisici hanno individuato a 1,3 miliardi di anni luce di distanza da noi un fenomeno rarissimo, che accade statisticamente ogni 10.000 anni.
Si tratta del collasso gravitazionale di due buchi neri supermassicci (oltre 30 masse solari), che mentre cadevano a spirale uno nell'altro hanno generato onde gravitazionali ad altissima energia, che hanno viaggiato nello spazio giungendo fino a noi, dopo appunto 1,3 miliardi di anni.
Quello che sentite nel video qui sotto è il suono che farebbe un'onda gravitazionale. In realtà è la trasposizione audio dell'interferometria di LIGO.
Notare come la debole energia trasferita dalle onde gravitazionali dei due buchi neri collassati, che hanno viaggiato per ben 1,3 miliardi di anni luce, sia evidenziata dalla bassissima frequenza del segnale: appena 32 Hz ovvero 32 oscillazioni al secondo, corrispondenti a una lunghezza d'onda di quasi 10 milioni di metri secondo la relazione λ = c/f dove c è la velocità della luce.
Ma cos'è dunque la gravità? Si tratta di una delle quattro interazioni fondamentali finora solo approssimata dalla famosa legge di gravitazione universale definita da Newton in maniera empirica, e che noi quotidianamente riscontriamo con la forza peso.
- La teoria di Newton presuppone che la forza gravitazionale sia trasmessa istantaneamente con un meccanismo fisico non ben definito e indicato con il termine "azione a distanza". Lo stesso Newton tuttavia riteneva tale azione a distanza una spiegazione insoddisfacente del modo in cui la gravità agisse.
- Il modello di Newton di spazio e di tempo assoluti è stato contraddetto dalla teoria di Einstein della relatività ristretta. Tale teoria prevede che la simultaneità temporale di due eventi sia una proprietà relativa al singolo osservatore, e non una proprietà assoluta indipendente dall'osservatore. Pertanto, nessuna interazione fisica può dipendere dalle posizioni di due corpi in uno stesso istante, dato che per un diverso osservatore le stesse posizioni nello spazio saranno assunte dai due corpi in istanti diversi. In relazione a questo, si dimostra che un'interazione fisica deve trasmettersi attraverso un campo (che risulta quindi un ente fisico a tutti gli effetti, come nell'elettromagnetismo, e non una mera costruzione matematica come è il "campo gravitazionale" nella teoria newtoniana); le variazioni del campo, infine, possono propagarsi solo a velocità finita, non superiore alla velocità della radiazione elettromagnetica nel vuoto.
- La teoria di Newton non prevede correttamente la precessione del perielio dell'orbita del pianeta Mercurio, dando un risultato in disaccordo con le osservazioni di alcune decine di secondi d'arco al secolo.
- La teoria di Newton predice che la luce sia deviata dalla gravità, ma questa deviazione è metà di quanto osservato sperimentalmente.[2]
- Il concetto per cui masse gravitazionali e inerziali sono la stessa cosa (o almeno proporzionali) per tutti i corpi non è spiegato all'interno del sistema di Newton.
Nella relatività generale di Einstein la gravità non è una forza, come tutte le altre, ma è la proprietà della materia di deformare lo spazio-tempo. Propriamente, la gravità non è un'interazione a distanza fra due masse, ma è un fenomeno mediato da una deformazione dello spazio-tempo.
La presenza di massa (più in generale, di energia e impulso) determina una curvatura della geometria (più esattamente, della struttura metrica) dello spazio-tempo: poiché i corpi che si muovono in "caduta libera" seguono nello spazio-tempo traiettorie geodetiche (ovvero la traiettoria più breve fra punti di un particolare spazio), e queste ultime non sono rettilinee se lo spazio-tempo è curvo, ecco che il moto degli altri corpi (indipendentemente dalla loro massa) subisce le accelerazioni che classicamente sono attribuite alla "forza di gravità".
Ciò spiega perché i pianeti del Sistema Solare hanno orbite ellittiche non per effetto di una forza di attrazione esercitata direttamente dal Sole, ma perché la massa del Sole incurva lo spazio-tempo.
(Brano liberamente tratto da Wikipedia).
- Servizio di TGR Leonardo del 12 febbraio 2016
- Puntata di Radio 3 Scienza del 12 febbraio 2016 "Un'onda lunga un secolo"
- Puntata di Radio 3 Scienza del 15 febbraio 2016 "Segui l'onda"
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Puntata di Radio 3 Scienza del 17 febbraio 2016 "La verità, vi prego, sui buchi neri"
- Una breve lezione del prof. Eugenio Coccia sulla ricerca delle onde gravitazionali
- Onde gravitazionali, si apre l’era dell’astronomia gravitazionale, intervista alla prof.ssa Viviana Fafone
- Articolo su Le Scienze "Onde gravitazionali, confermata la rilevazione diretta"