Il 14 settembre 2015 segna una data storica per l’astronomia e la fisica, poiché per la prima volta gli scienziati sono riusciti a rilevare un segnale prodotto da onde gravitazionali, un fenomeno predetto da Albert Einstein nella sua teoria della relatività generale. Questo evento ha segnato l’inizio di una nuova era nella comprensione del cosmo, rivoluzionando il modo in cui gli scienziati osservano e studiano l’universo. La scoperta è stata ufficialmente annunciata solo cinque mesi dopo, nel febbraio 2016, ma ha avuto un impatto straordinario.
Nel 2017, la scoperta delle onde gravitazionali ha ricevuto il Premio Nobel per la Fisica, conferito ai ricercatori Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, leader del progetto LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). Questo riconoscimento ha sottolineato non solo la scoperta in sé, ma anche le sue enormi implicazioni per la fisica moderna, aprendo nuove strade per l’astronomia e la cosmologia.
Nuovi sviluppi nella ricerca
A dieci anni dalla prima rilevazione, nuovi sviluppi stanno arricchendo questo campo di studio. Recenti ricerche pubblicate sulla rivista Physical Review Letters hanno confermato un teorema fondamentale proposto da Stephen Hawking, noto per il suo lavoro pionieristico sui buchi neri. Questi studi sono il risultato dei dati raccolti dai rivelatori LIGO, dall’Osservatorio Virgo e dal giapponese Kagra, che hanno permesso di analizzare le fusioni di buchi neri con una precisione senza precedenti.
Un evento particolarmente significativo è stato identificato come GW250114, che indica la data in cui il segnale è arrivato sulla Terra, il 14 gennaio 2025. Questo evento ha coinvolto la fusione di due buchi neri con masse comprese tra 30 e 40 volte quella del Sole, situati a circa 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra. Katerina Chatziioannou, fisica del Caltech e membro di LIGO, ha affermato: “Possiamo sentirlo forte e chiaro, e questo ci permette di testare le leggi fondamentali della fisica”.
Implicazioni del teorema di Hawking
I ricercatori hanno scoperto che i buchi neri iniziali avevano una superficie totale di 240.000 chilometri quadrati, mentre l’area finale, dopo la fusione, era di circa 400.000 chilometri quadrati. Questi risultati confermano la validità del teorema dell’area dei buchi neri proposto da Hawking nel 1971, il quale afferma che la superficie totale di un buco nero non può diminuire nel tempo. Questo teorema ha avuto un impatto significativo sulle ricerche in gravità quantistica, un campo che cerca di unificare la relatività generale e la fisica quantistica.
Dopo la scoperta delle onde gravitazionali, Hawking contattò Thorne per sapere se LIGO avrebbe potuto testare il suo teorema, dimostrando così l’importanza e la connessione tra le sue teorie e le nuove scoperte. In dieci anni, sono state osservate circa 300 fusioni di buchi neri, con un numero crescente di segnali candidati a fusioni di buchi neri durante l’ultimo periodo di osservazione iniziato a giugno 2023. In questo periodo, sono stati identificati circa 230 eventi, un numero che rappresenta oltre il doppio di quelli rilevati nei primi tre cicli di osservazione.
Verso il futuro delle onde gravitazionali
Oltre alle fusioni di buchi neri, gli scienziati hanno anche rilevato collisioni tra stelle di neutroni, un evento che ha dato origine all’astronomia multimessaggera nell’agosto 2017. Gianluca Gemme, portavoce di Virgo e dirigente di ricerca dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), ha sottolineato come l’operazione simultanea di tre o più rivelatori consenta di individuare gli eventi cosmici con maggiore precisione, aprendo la strada a nuove scoperte nella fisica astrofisica.
Massimo Carpinelli, direttore dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo di Cascina e professore all’Università di Milano-Bicocca, ha affermato: “Le conquiste scientifiche di questi dieci anni stanno innescando una vera e propria rivoluzione nella nostra visione dell’Universo”. Questo periodo di celebrazione non è solo un riconoscimento dei successi passati, ma anche un’opportunità per riflettere sulle future direzioni della ricerca.
Un progetto ambizioso che si profila all’orizzonte è l’Einstein Telescope, per il quale l’Italia ha presentato la sua candidatura ad ospitare la costruzione di uno o due interferometri sotterranei con bracci lunghi oltre 10 chilometri. Questo progetto mira a migliorare ulteriormente la sensibilità delle rilevazioni delle onde gravitazionali. Parallelamente, anche il progetto americano Cosmic Explorer e l’interferometro spaziale LISA (Laser Interferometer Space Antenna) promettono di spingere ancora oltre i confini della nostra comprensione dell’universo.
Le onde gravitazionali, dunque, non solo hanno cambiato il nostro modo di osservare il cielo, ma hanno anche aperto nuovi orizzonti per la fisica e l’astrofisica, promettendo scoperte future che potrebbero rivelare ulteriori misteri dell’universo.