La curvatura dello spazio generata da una massa nei suoi dintorni fa sì che altre masse nelle vicinanze cadano nella “buca” od orbitino attorno a essa
Cento anni fa Albert Einstein formulava la Teoria della Relatività Generale. Un affascinante ed elegante impianto matematico. La teoria ha profonde implicazioni per la Gravitazione, e dimostra i limiti della concezione di Newton. A molti la cosa potrebbe apparire come un semplice, anche se elegante, esercizio intellettuale, dato che in fondo “la mela di Newton” continua a cadere a terra come prima. In realtà la teoria di Einstein ha introdotto spettacolari cambiamenti, non solo nella comprensione dell’Universo ma anche nella nostra vita. Basti pensare al GPS, un dispositivo che non potrebbe funzionare senza il trattamento delle orbite dei satelliti tramite appunto la teoria di Einstein. Uno degli aspetti più accattivanti di questa teoria è la curvatura dello spazio-tempo generata da una massa nei suoi dintorni.
Una delle conseguenze di questo fenomeno di curvatura è il fatto che, se due masse orbitano una attorno all’altra, la deformazione dello spazio da esse prodotta genera un moto ondoso dello spazio che si propaga, le cosiddette onde gravitazionali: la mela di Newton posta nella vicinanze di un sistema di stelle che ruotano una attorno all’altra (un sistema binario) comincia a oscillare!
Fino a oggi abbiamo avuto prove indirette dell’esistenza di onde gravitazionali. Per esempio, abbiamo scoperto sistemi binari la cui orbita si restringe proprio per la perdita di energia dovuta all’emissione di onde gravitazionali. Si prevede che, alla fine del processo di avvicinamento, le due stelle collassino l’una sull’altra provocando un “burst” di onde gravitazionali: un evento che in gergo definiamo “merger”.
Nichi D’Amico (al centro), insieme a Marta Burgay e Andrea Possenti, all’epoca in cui scoprirono il primo sistema binario in avanzata fase di “coalescenza”, e destinato cioè a divenire un “merger” su tempi scala relativamente brevi. Il loro articolo, pubblicato su Nature nel 2003, dimostrava un sostanziale aumento della probabilità di rivelare burst di onde gravitazionali da parte di questi sistemi binari durante la fase finale della coalescenza, come quello annunciato oggi da LIGO/Virgo
Ricordo con emozione la nostra scoperta, nel 2003, di un sistema binario il cui “decadimento orbitale” era straordinariamente elevato, cioè un sistema relativamente vicino alla fase finale di “merger”. L’articolo, pubblicato su Nature, fece il giro del mondo, rivitalizzando l’interesse della comunità per la ricerca diretta di onde gravitazionali, attraverso sofisticati apparati di misura come quelli di LIGO e VIRGO.
Il sofisticato rivelatore di LIGO – una coppia di tunnel lunghi quattro chilometri in cui viene misurata con incredibile accuratezza la propagazione di un raggio laser, sensibile a eventuali deformazioni dello spazio-tempo prodotte dal passaggio di onde gravitazionali – ha rivelato un “burst” di onde gravitazionali proveniente da un “merger” costituito da due buchi neri. Questa è indubbiamente una scoperta da Premio Nobel!
Questo risultato apre un nuovo “canale” per osservare l’Universo, che ci porterà alla scoperta di nuove sorgenti e di nuovi fenomeni. E qui si apre un grande futuro per l’INAF: osservare a fondo con i nostri potenti telescopi queste nuove sorgenti e studiarne la natura. I nostri gruppi di ricerca hanno già un accordo con LIGO e VIRGO che ci consente di essere allertati in tempo reale per puntare i nostri potenti telescopi, radiotelescopi, satelliti X e gamma per scoprire la natura di queste nuove e intriganti sorgenti di onde gravitazionali.
Si apre una nuova frontiera, sulla quale la comunità astronomica italiana è in prima linea. Fioriranno nuove idee, saranno messi a punto nuovi strumenti, ancora una volta ci cimenteremo, in collaborazione con l’industria nazionale, nello sviluppo di nuovi apparati, con grandi ritorni scientifici e tecnologici per il Paese.
In questa timeline interattiva, le principali tappe che hanno portato al risultato di oggi:
Cliccare sull’immagine per navigare nella timeline. Crediti: Davide Coero Borga / Media INAF