Per osservare un'onda gravitazionale serve quindi un evento gravitazionale "mostruoso" che la generi e un apparecchio estremamente sensibile che la rilevi. L'evento si è verificato a 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra e LIGO era pronto, il 14 settembre scorso, a rilevare il segnale. Cosa è successo 1,3 miliardi di anni fa? Quel segnale durato 0,2 secondi, poi scomparso improvvisamente, ha fornito una serie di dati molto importanti. Due buchi neri ruotanti uno intorno all'altro in una danza cosmica di proporzioni inimmaginabili si sono avvicinati fino al punto tale che le loro orbite e le loro masse si sono fuse in un tutt'uno. Le masse e i diametri dei due buchi neri sono stati stimati dalle oscillazioni e dall'ampiezza del segnale. Uno aveva una massa di 29 masse solari e un diametro di 174 km, l'altro era 36 masse solari per 216 km di diametro. Dalla loro fusione si è formato un buco nero di 62 masse solari con diametro di 372 km. Le 3 masse solari mancanti sono state trasformate in energia dispersa come onde gravitazionali, quelle stesse onde che sono state rilevate da LIGO in quei preziosi 0,2 secondi prima che i due buchi neri percorressero le loro ultime 5 orbite, raggiungendo una velocità pari a metà di quella della luce. L'energia liberata sotto forma di onde gravitazionali è stata stimata 10³⁰ volte superiore a quella della più potente bomba termonucleare mai detonata sulla Terra. Qualcosa di inimmaginabile.
LIGO utilizza due interferometri identici, uno in Louisiana e uno nello stato di Washington. Uno strumento simile, Virgo, si trova in Italia a Pisa. Quel 14 settembre era spento, ma la collaborazione LIGO-Virgo è ormai pronta ad ascoltare l'eco di altre catastrofi cosmiche! Come sono fatti questi interferometri e come funzionano? Hanno due bracci perpendicolari tra di loro, a forma di L. Un raggio laser si origina nel punto di intersezione dei due bracci e viaggia per i 3-4 km di distanza del braccio, al termine del quale uno specchio lo riflette nel punto di origine. In assenza di onde gravitazionali, i due fasci laser si annullano l'uno con l'altro e non si osserva nessun segnale. Se, però, arriva un'onda gravitazionale questa dilata lo spazio-tempo in una direzione e lo comprime nell'altra. Il risultato è che un braccio dell'interferometro sarà più lungo dell'altro. I fasci laser non risultano più "sincroni" e il segnale dell'onda gravitazionale viene rilevato. LIGO è così sensibile che può rilevare un cambiamento della distanza tra i suoi specchi di 10^-18 metri. Ciò significa che LIGO può rilevare una distorsione pari a un centomilionesimo di un atomo di idrogeno il cui diametro è circa 10^-10 m. Incredibile!!!

Il segnale dell'onda gravitazionale vista da LIGO. (Ripreso dall'articolo originale)

A 100 anni esatti dalla formulazione della teoria della relatività generale di Einstein arriva così la sua conferma più completa. In 0,2 secondi abbiamo avuto la prova che Einstein aveva ragione, che le onde gravitazionali esistono così come i buchi neri. E c'è molto di più. Il fisico Roger Penrose ha affermato: "Suddenly, we have a new way of looking at the Universe". Tutta la comunità scientifica è in fermento perché grazie alle onde gravitazionali si apre un nuovo modo di osservare e studiare l'Universo. Sta per iniziare una vera e propria nuova astronomia. Fino ad oggi l'Universo al di fuori del nostro sistema solare è stato studiato usando fotoni, neutrini e raggi cosmici. Ora abbiamo "nuovi occhi", le onde gravitazionali! L'accelerazione dell'espansione dell'Universo e l'energia oscura sono solo due dei grandi misteri ancora irrisolti che potranno essere affrontati in maniera completamente nuova grazie alle onde gravitazionali. Mentre è già attualità l'applicazione per lo studio dei buchi neri, della loro origine, del loro accrescimento. Uno dei padri di tutte le teorie sui buchi neri, Stephen Hawking ha affermato: "Gravitational waves provide a completely new way of looking at the Universe. The ability to detect them has the potential to revolutionize astronomy".

Manuela Casasoli (manuela_casasoli@yahoo.it)