Onde gravitazionali rilevate per la terza volta nella storia

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) ha rilevato per la terza volta onde gravitazionali, ovvero deformazioni delle curvature dello spaziotempo che si propagano appunto come onde.

Così come nel caso dei primi due rilevamenti, anche in questa situazione le onde gravitazionali si sono formate dopo la collisione di due buchi neri l'uno con l'altro, che han formato un buco nero più grande. Questo nuovo gigantesco buco nero avrebbe una massa pari a 49 volte quella del nostro sole, mentre nei primi due casi di rilevazione di onde gravitazionali il buco nero generato avrebbe avuto una massa solare pari a 62x (prima scoperta) e 21x (seconda scoperta).

Per una visualizzazione con esempi chiari e pratici delle onde gravitazionali vi invitiamo a visualizzare questo video su youtube.

David Shoemaker del MIT ha parlato a nome del LIGO, che include più di 1000 ricercatori internazionali anche europei, svelando che finalmente "abbiamo la conferma dell'esistenza di buchi neri che hanno una massa più grande di 20 volte di quella del sole, ed è grazie al LIGO se ne siamo a conoscenza. Gli essere umani possono ipotizzare una storia e testarla - ed è notevole - il tutto per avvenimenti di miliardi e miliardi di anni fa a distanza di anni luce da noi stessi. La collaborazione tra LIGO e Virgo (rivelatore europeo n.d.r.) ha fatto sì che si potesse lavorare per assemblare tutti questi pezzi insieme". LIGO aveva iniziato a raccogliere dati il 30 Novembre 2016, e continuerà a farlo per tutta l'estate insieme a due altri detector americani: uno a Washington e uno in Louisiana, sotto la supervisione del Caltech e del MIT.

La prima rilevazione di onde gravitazionali risale a settembre 2015 grazie a degli upgrade della strumentazione con il programma chiamato Advanced LIGO. La seconda rilevazione, invece, è avvenuta poco dopo nel mese di dicembre 2015. Questa terza rilevazione risale al 4 gennaio 2017 ed è stata annunciata solamente in questi giorni tramite un articolo sulla rivista Physical Review Letters.

Per ora i dati chiari sono pochi: le onde gravitazionali si sono manifestate in concomitanza con l'enorme manifestazione energetica nella fusione dei due buchi neri. Per fare un paragone, l'energia prodotta da questo evento è più grande di quella irradiata come luce da tutte le stelle e galassie in qualsiasi istante di tempo. Questo terzo rilevamento è il più lontano dei tre, a circa 3 miliardi di anni luce di distanza (dunque ha avuto luogo 3 miliardi di anni fa, e solo ora è stato possibile rilevarlo grazie alla propagazione delle onde).

Grazie alla nuova scoperta abbiamo degli indizi sulla direzione nella quale starebbero girando i buchi neri: infatti questi non solo ruotano ognuno attorno all'altro come due persone che tirano una corda verso l'estrerno e ruotano attorno al suo centro, ma girano anche attorno al proprio asse (ovvero hanno uno spin). Sembra che i buchi neri possano girare attorno a loro stessi con una rotazione che non segue quella dei due buchi neri, ma può assumere qualsiasi direzione al di fuori del piano orbitale. Non è chiaro se nell'ultima scoperta i due buchi neri fossero inclinati rispetto al piano orbitale, ma dai dati sembra che almeno uno non fosse allineato rispetto al moto orbitale. Questo aspetto apre nuove possibilità sulla formazione di un sistema di due buchi neri.

Si suppone che i buchi neri osservati siano nati da stelle morte che sono collassate e la loro massa derivi appunto da queste stelle. Le prime stelle si sono formate con elementi leggeri come idrogeno ed elio, mentre quelle successive avrebbero creato elementi più pesanti nei loro nuclei, che sarebbero poi stati espulsi nell'universo per essere parte delle stelle successive. Quindi le stelle più recenti contengono elementi più pesanti come carbonio e azoto. Più gli elementi sono pesanti e più avrebbero energia per staccarsi dalla stella per il maggiore assorbimento di radiazioni. Dunque le stelle più pesanti avrebbero più probabilità di perdere massa rispetto a quelle leggere.

Si pensava che i buchi neri rilevati da LIGO provenissero da stelle aventi elementi pesanti e che probabilmente non potessero superare di 20 volte la massa del sole. Le tre scoperte degli ultimi anni, con buchi neri aventi massa anche 60 volte quella solare, smentiscono questa teoria e aprono porte verso nuove teorie scientifiche. Inoltre il rilevamento delle onde gravitazionali conferma ancora una volta la teoria della relatività generale di Albert Einstein, che ne aveva ipotizzato l'esistenza già nel 1916.

Sono previsti futuri upgrade per LIGO che dovrà ricominciare a raccogliere dati verso la fine del 2018: i ricercatori hanno già in mente di aumentare la sensibilità delle apparecchiature per ottenere risultati sempre più precisi.