"Vi spiego cosa sono le onde gravitazionali"

L'annuncio della scoperta delle onde gravitazionali ha incuriosito tutto il mondo. Per capire meglio di cosa si tratta, abbiamo parlato con il professore Giovanni Prodi, il cui gruppo di ricerca ha avuto un ruolo fondamentale in questa scoperta.

Giovanni Prodi è un fisico sperimentale e professore di fisica all'Università di Trento e con il suo team studia da anni le onde gravitazionali. Prodi coordina il gruppo di ricerca di Trento-Padova che a sua volta collabora con il centro di Hannover e della Florida. La grande squadra di cui è parte, formata dalle collaborazioni internazionali LIGO e Virgo, è di 1000 ricercatori.

Professore, ci spieghi cosa sono le onde gravitazionali e come nascono.

L'universo è attraversato da linee geocentriche chiamate linee spazio-temporali. Nella visione dell'universo di Einstein, la gravità è rappresentata da uno spazio-tempo curvato, in cui ad esempio la massa del Sole crea una specie di buca, in grado di curvare la traiettoria dellaTerra in modo da tenerla in orbita. La curvatura di queste linee è permanente, ed è possibile che due corpi si scontrino e diano origine a delle onde. Le onde in questione sono gravitazionali perchè create dalla differenza di massa di due copri e dalla curvaura dello spazio-tempo. Le onde gravitazionali viaggiano alla velocità della luce e possono attraversare i corpi celesti senza provocarne effetti evidenti. Molte onde attraversano la Terra e non ce ne accorgiamo.

Quindi le onde gravitazionali non hanno alcun effetto nell'Universo?

Non proprio. Le onde gravitazionali generano una variazione delle coordinate spazio-temporali, cioè percorrendo queste linee provocano un avvicinamento e un restringimento dello spazio-tempo. Ciò significa che quando l'accelerazione di gravità (l'accelerazione che un corpo subisce quando è lasciato libero di muoversi in caduta libera in un campo di gravità) è molto più alta che sulla Terra il tempo non scorre sempre allo stesso modo, ma varia a seconda dello spazio che un oggetto deve percorrere. Il tempo scorrerà più lentamente perché lo spazio è incompatto. Ma questo sfasamento appartiene ad un ordine di grandezza veramente molto piccolo. Si ipotizza che il tempo nell'universo, in alcuni fenomeni, si fermi.

Come e quando sono state scoperte queste onde?

Prima di tutto bisogna dire che sia noi che le altre unità lavoriamo con un algoritmo che crea codici automatici. Questo algoritmo è in grado di cogliere qualsiasi tipo di segnale ed è presente nei nostri interferometri. L'iinterfrometro è uno strumento formato da due lunghi tunnel disposti a 90° e tra di loro c'è uno specchio. Dalla base viene sparato un laser di luce che viene riflesso dallo specchio e si divide nei due tunnel. La luce rimbalza più volte e poi torna nel punto di partenza. Se non ci sono onde gravitazionali, il laser di luce torna contemporaneamente dai due tunnel nel punto di partenza. Se invece il laser di luce è sfalsato significa che un'onda gravitazionale ha attraversato la luce ed è stato captata dallo strumento. Il 14 settembre 2015 alle 11.5 italiane, la coppia di interferometri amercano Ligo ha rilevato un segnale particolare. Tre minuti dopo il nostro algoritmo ha dato l'allarme automatico alle altre unità e ha classificato il segnale ricevuto da Ligo come un buon candidato, cioè come una potenziale onda gravitazionale. La luce, attraversata da un'onda, ha subito uno rallentamento minuscolo, pari ad un miliardesimo di atomo: due buchi neri si sono scontrati e hanno originato le onde gravitazionali. Da quel momento, il mio team e gli altri due hanno iniziato a studiare i dati raccolti e finalmente ieri abbiamo fatto l'annuncio a tutto il mondo della scoperta delle onde gravitazionali.

La vostra scoperta epocale cosa cambia nell'astronomia?

Innanzitutto dimostra che quello teorizzato da Einstein nel 1915 è vero. Poi attraverso le onde gravitazionali è possibile studiare i buchi neri. Con i buchi neri si ha l'effetto massimo delle onde gravitazionali perché questi sono una regione dello spazio-tempo con un campo gravitazionale fortissimo e piegano enormemente le linee spazio-temporali. Le onde seguono imperterrite le linee sia quando due buchi sono vicini e stanno per scontarsi che quando si fondono in un buco solo. Con questa scoperta si è avuta la conferma pratica di come funzionano i buchi neri, di dove iniziano e finiscono.

È giusto allora dire che Einstein ha completamente superato la teoria della Forza di Gravità di Newton?

Sì, secondo Newton la Terra ruota attorno al solo perché attratta dalla forza di gravità. La mela newtoniana cade perché attratta da una forza di gravità precisa. Einstein, invece, ha dimostrato che le masse curvano le lineee spazio-temporali e così determinano l'orbita dei copri celesti. In questo modo la mela di Newton cade perché lo spazio-tempo ha generato una curvatura precisa.

I fenomeni dell'Universo, da questo momento, saranno più comprensibili? E il Big Bang?

Certamente. Dopo 50 anni di tentativi siamo risuciti a scoprire le onde gravitazionali, d'ora in poi potremo avere una visione più completa dei fenomeni universali perché potremo far coniugare le nuove scoperte con le ormai consolidate conoscenze delle onde elettromagnetiche. Le onde gravitazionali ci permetteranno di avere una visione dei movimenti interni ai copri celesti, quelle elettromagnetiche ci forniranno descrizioni riguardati la parte esterna dei corpi. I segnali che abbiamo raccolto appartengono ad un evento avvenuto 1 miliardi e tre anni fa. Per riuscire ad arrivare agli anni del Big Bang bisognerà potenziare molto i nostri strumenti.

E questo, secondo lei, sarà possibile?

Sì. Dopo la scoperta di ieri si aprono nuove opportunità.