Le onde gravitazionali
Sono deformazioni dello spazio-tempo che si propagano nell'Universo a partire da un punto.
Cos'è un'onda gravitazionale?
E' un'increspatura dello spazio-tempo.
Cosa origina le onde gravitazionali?
Possono avere diverse origini, quelle più intense sono generate dalla rotazione veloce di due corpi massicci, composti da molta massa.
Esempio. La rotazione di due buchi neri supermassicci al centro di una galassia genera onde gravitazionali molto forti. Sono le prime ad essere state scoperte. Possono essere generate anche dal movimento degli oggetti massivi molto compatti come black hole, stelle a neutroni, pulsar, ecc.
Le onde gravitazionali sono però originate da tutti i corpi, in teoria anche da quelli di massa inferiore, anche se l'effetto diventa infinitesimale.
Cos'è lo spazio-tempo?
Noi viviamo in una realtà multidimensionale in cui lo spazio e il tempo non sono costanti, bensì sono direttamente collegati tra loro.
Ad esempio, sulla superficie del mare la forza di gravità è molto più forte rispetto alla stazione spaziale orbitale. Quindi, il tempo scorre più lentamente vicino al mare perché lo spazio è più contratto.
Viceversa, in orbita lo spazio è più espanso per effetto della minore gravità e il tempo scorre più rapidamente.
In pratica, in due luoghi diversi il tempo scorre con velocità differenti.
Nota. Questo fenomeno fisico è già conosciuto ed è utilizzato per sincronizzare gli orologi dei satelliti GPS con quelli sulla Terra. A volte viene spiegato con il paradosso dei gemelli.
Cosa crea le increspature dello spazio-tempo?
Secondo la teoria di Einstein, due corpi molto massivi in rapida rotazione l'uno intorno all'altro possono creare delle onde di gravità ( gravitazionali ) che si propagano verso l'esterno nell'Universo, in ogni direzione.
Ad esempio, durante il processo di fusione ( merging ) di due buchi neri, questi iniziano a ruotare reciprocamente in una sorta di "danza dei buchi neri". I black hole sono i corpi più massivi dell'Universo.
Tutta la massa è compressa in uno spazio ridotto e la forza di gravità è così grande che nemmeno le particelle della luce riescono a sfuggire.
Questa rotazione crea delle onde che si propagano verso l'esterno. E' un po' come il lancio di un sasso in uno stagno, quando il sasso cade nell'acqua crea dei cerchi che si spostano verso l'esterno.
Come misurare le onde gravitazionali?
Finora non c'era riuscito nessuno, perché noi stessi facciamo parte dello spazio-tempo.
Se misuriamo la lunghezza di un corpo con un metro, non possiamo accorgerci se lo spazio si espande o si restringe, in quanto il fenomeno modifica sia il corpo che l'unità di misura sul metro.
Per trovarle è stato necessario costruire degli impianti rilevatori appositi. Uno di questi è il LIGO ( Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory ). Si tratta di un rilevatore speciale composto da interferometri.
Come funziona LIGO?
Per trovare le onde gravitazionali hanno spedito un fascio di luce laser in due diverse direzioni verso due specchi, posti a grande distanza ( circa 3km nell'impianto VIRGO ).
La luce laser viene riflessa dagli specchi e torna indietro parecchie volte da entrambe le direzioni.
Quando si verifica una differenza tra i due fasci di luce, quando non sono perfettamente sincroni, è probabile che uno dei due percorsi sia stato influenzato da un'onda gravitazionale.
Si tratta di una deduzione logica. Se un fascio di luce arriva in ritardo o in anticipo rispetto all'altro, ha percorso uno spazio diverso. Più lungo o più corto dell'altro.
