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Onde gravitazionali

Onde gravitazionali

Alcune equazioni formulate da Einstein nel 1915 predissero l'esistenza di un fenomeno chiamato onde gravitazionali. Alla fine del 2015 queste onde sono state rilevate direttamente.

Sappiamo tutti quali sono le onde. Ad esempio, quelli che si formano in uno stagno con acqua naturale quando viene lanciato un sasso.

Nel Teoria della relatività, Einstein dimostra che lo spazio e il tempo non sono indipendenti l'uno dall'altro, ma costituiscono un'entità unica chiamata spazio-tempo. Se immaginiamo che queste due variabili formino insieme una membrana elastica piatta bidimensionale, possiamo immaginare che, in presenza di una massa, lo spaziotempo si "deformerà", come farebbe una normale membrana sotto il peso di una palla da biliardo.

Qualsiasi altro oggetto con massa nota questa deformazione, ed è costretto a seguire percorsi diversi da quelli che seguirebbe se la membrana non fosse deformata. L'effetto o la conseguenza di quella geometria curva dello spaziotempo è il gravità, ed è così che la relatività riesce a spiegare il famoso gravitazione universale scoperto da Newton.

Come si verificano le onde gravitazionali?

I corpi massicci accelerati producono fluttuazioni nel tessuto spazio-temporale che si propaga come un'onda in tutto l'Universo. Queste sono le onde gravitazionali pianificate da Einstein e ora scoperte.

Solo eventi eccezionali in oggetti cosmici con masse enormi, come stelle di neutroni, lampi di raggi gamma o buchi neri, possono produrre onde con energia sufficiente per essere rilevate; eventi potenti come, ad esempio, l'esplosione di una gigantesca supernova o la fusione di due buchi neri.

Le onde gravitazionali accorciano lo spazio-tempo in una direzione, lo allungano nell'altra e si propagano alla velocità della luce. Niente li ferma o li riflette; Pertanto, a differenza della luce e delle altre onde elettromagnetiche, non importa quasi quanti oggetti trovino sul loro cammino fino a raggiungere la Terra.

Perché sono importanti? Alcuni eventi nell'universo sono molto difficili da rilevare direttamente. Ad esempio, osservare i buchi neri, che non emettono luce. Tuttavia, a volte possono emettere onde gravitazionali, come quando due di loro si scontrano e si fondono. Questo è ciò che è accaduto la prima volta che sono state rilevate onde gravitazionali. Potrebbero anche spiegarci cosa è successo nel primo secondo dell'Universo, subito dopo il Big Bang. Si spera che questa scoperta possa aiutare a comprendere alcune delle grandi incognite che la fisica e l'astronomia hanno ancora in mente.

Come vengono rilevati?

L'osservatorio avanzato dell'interferometria laser a onde gravitazionali, noto come LIGO, era costituito da due rivelatori separati da 3.000 chilometri nel 2015, negli stati di Washington e Louisiana. Ogni rivelatore era costituito da due raggi di luce laser lunghi quattro chilometri, disposti ad angolo retto. Quando si verifica un'onda gravitazionale, uno di questi fasci di luce si allunga, mentre l'altro si accorcia. LIGO è in grado di rilevare differenze di un decimo millesimo del diametro di un nucleo atomico.

Il primo segnale è stato catturato il 14 settembre presso i due rilevatori contemporaneamente. Veniva da una fusione di 1,3 miliardi di anni luce e consisteva nella collisione di due buchi neri la cui massa era 29 e 36 volte quella del Sole. I due buchi si fusero in uno, rilasciando un'energia equivalente a tre masse solari , che è stato liquidato sotto forma di onde gravitazionali. Quando queste onde ci raggiunsero, 1,3 miliardi di anni dopo, produssero un leggerissimo disturbo dello spazio-tempo, impercettibile per tutti, ma abbastanza per l'altissima sensibilità di LIGO.

Gli scienziati Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne hanno vinto il Premio Nobel per la fisica 2017 per il loro lavoro su LIGO, il rivelatore di onde gravitazionali. La giuria li ha riconosciuti per una scoperta che ha sconvolto il mondo. I tre fisici americani hanno anche ricevuto il premio Princess of Asturias Award per il loro lavoro decisivo nel catturare questo fenomeno con l'Osservatorio di interferometria laser a onde gravitazionali.

Il gruppo UIB di relatività e gravitazione è un pioniere in Spagna nello studio delle onde gravitazionali. Sulla tua pagina La sinfonia dell'Universo Offrono informazioni e risorse su questo argomento.

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Video: Onde Gravitazionali - Cosa Sono? Le Abbiamo Trovate? (Febbraio 2020).