Questo scontro tra due buchi neri cambia la storia dell'astronomia gravitazionale

La notizia è davvero rilevante. Per la prima volta due strumenti molto particolari, gli interferometri LIGO E Virgo, sono riusciti a vedere nello stesso momento, le perturbarzioni del campo gravitazionale prodotte da un evento cosmico. È una novità assoluta che ci aiuterà non solo a comprendere meglio l’origine del fenomeno, ma anche a spiegare e a interpretare meglio le leggi che regolano l’Universo. Le onde che sono state osservate sono il prodotto della collisione di due buchi neri di massa circa 31 volte l’uno e 25 volte quello della massa del sole, dando vita a un unico buco nero di circa 53 volte la massa del nostro sole, con una perdita di circa tre masse solari che sono state convertite in onde gravitazionali.

Avevo quindici anni quando per la prima volta lessi qualcosa di relatività: era l’esposizione divulgativa della relatività di Einstein, un libro breve in cui per la gran parte si esponevano i concetti, non certo la matematica. Ci capii poco allora, forse poco anche adesso, ma per un ragazzino di quell’eta’ fantasticare era tutto. Ecco, penso che a tutti sia capitato di alzare lo sguardo al cielo, di domandarsi cosa ci sia oltre cio’ che riusciamo a vedere.

Fino alla prima rilevazione di LIGO, eravamo limitati a quello. Oggi, lo spazio, l’Universo intorno ci parla, lo possiamo ascoltare. Il “chirp” ascoltato la prima volta nel 2015 è stato entusiasmante: abbiamo ascoltato l’eco del rumore prodotto da una vibrazione dello spazio-tempo.

Ecco, lo spazio-tempo: quando insegno ai ragazzi del primo anno all’università la prima cosa che faccio è stravolgere la nozione di uno spazio immutabile, di un tempo assoluto.

Sapevamo già che lo spazio si potesse curvare, lo sapevamo seguendo la deflessione del cammino della luce, lo sapevamo dalla correzione del periodo dell’orbita di Mercurio intorno al Sole, non avevamo mai verificato sperimentalmente, che quello spazio potesse subire delle fluttuazioni, in modo molto approssimato, ma per capirci, alle onde che l’acqua forma quando cade un sasso in uno stagno.

Finalmente, noi possiamo sentire quel rumore, possiamo ascoltarlo, grazie alla rilevazione delle onde gravitazionali. Fino al 14 di agosto di quest’anno, però riuscivamo ad avere solo una vaga idea da dove quel suono provenisse.

L’entrata in funzione di Virgo dà nuove prospettive. Non solo Virgo ha visto esattamente lo stesso evento di LIGO, la fusione di due buchi neri, confermando, se mai ce ne fosse stato bisogno, le sue osservazioni, ma ha ristretto per triangolazione, il campo di origine delle onde e dunque la posizione dell’evento: da circa 1000 gradi quadrati, che era l’area individuata dal solo LIGO, a circa 60 gradi quadrati con la contemporanea rilevazione di Virgo. Le cose miglioreranno sicuramente quando anche gli altri rilevatori in India, in Giappone e anche LISA (in orbita nello spazio intorno alla Terra), saranno in funzione perché sarà possibile una triangolazione più precisa.

Questo è dunque il primo evento osservato con tre interferometri diversi.

Apriamo dunque una nuova frontiera nell’astronomia. Fino ad oggi le osservazioni astronomiche si erano sostanzialmente basate sulla radiazione elettromagnetica. Questa può essere assorbita o irradiata. Le onde gravitazionali, al contrario, interagiscono pochissimo con la materia e dunque non vengono diffuse o assorbite. Questo consente di ottenere informazioni non accessibili altrimenti della sorgente.

La rilevazione in contemporanea di Virgo ha prodotto un altro risultato importante: grazie ai tre interferometri, alla particolare geometria, al disallineamento dei bracci del suo interferometro rispetto a quelli di LIGO, è possibile la ricostruzione delle polarizzazioni delle onde gravitazionali, presenti così come prescritto dalla relatività generale. Fino ad oggi, con il solo LIGO questo non era possibile.

La ricostruzione delle caratteristiche della polarizzazione è uno degli aspetti più importanti perché ci consente di testare la relatività generale come mai prima. Per esempio, teorie alternative della relatività generale assumono delle asimmetrie nello spazio che farebbero propagare in modo diverso le onde gravitazionali con polarizzazione diversa; uno sfasamento tra le polarizzazioni inconsistente con il moto “inspiral” di un sistema binario indicherebbe una nuova frontiera da esplorare anche nelle equazioni fondamentali dello spazio tempo.

Insomma, questo è un momento storico per il campo dell’astronomia gravitazionale e questo rilevamento non può che far gioire francesi e italiani che su Virgo hanno investito grandi risorse per rendere operativo l’interferometro di Cascina (Pisa) ed è non solo il coronamento di un lungo viaggio nato dalla visione di pionieri come Adalberto Giazotto ma soprattutto apre la via per le esplorazioni future.