Come un abitante di Hannover scoprì le onde gravitazionali

Onde gravitazionali

Le onde gravitazionali attraversano l'universo alla velocità della luce. Albert Einstein ne aveva già previsto l'esistenza nel 1915 con la sua teoria della relatività.

Riteneva tuttavia che l'effetto fosse talmente esiguo che non sarebbe mai stato possibile dimostrarlo. Un errore. Un viaggio attraverso cento anni di ricerca fino alla più grande scoperta della fisica di questo millennio.

1916

Esistenza delle onde gravitazionali

Albert Einstein pubblica un saggio intitolato «Integrazione approssimativa delle equazioni di campo della gravità». In esso prevede per la prima volta l'esistenza delle onde gravitazionali. Le ricava dalle equazioni della sua teoria della relatività generale, che aveva pubblicato nel 1915.

1918

Nuove formule

Albert Einstein formulò una teoria sull'emissione delle onde gravitazionali che, ancora oggi, è considerata valida dalla comunità scientifica praticamente senza modifiche.

1936

Le onde gravitazionali esistono o no?

Einstein comincia a nutrire dei dubbi sulla validità della sua teoria. Insieme al suo collaboratore Nathan Rosen, scrive un articolo in cui sostengono di confutare l'esistenza delle onde gravitazionali. Un revisore individua un errore nell'argomentazione; l'articolo viene infine pubblicato con conclusioni completamente diverse. Rimangono i dubbi sull'esistenza o meno delle onde gravitazionali.

1957

«Sticky Bead» – Esperimento mentale

A Chapel Hill, nella Carolina del Nord, si tiene una conferenza internazionale sulla teoria della relatività di Einstein. Al centro dell'attenzione c'è il famoso esperimento mentale dello "Sticky Bead" di Richard Feynman. In esso, il fisico descrive l'effetto di un'onda gravitazionale su una sferetta che si muove su e giù su un bastoncino, generando calore per attrito. I ricercatori giungono alla conclusione che le onde gravitazionali devono esistere.

1960

Il fisico Joseph Weber sta conducendo i primi esperimenti per rilevare i minuscoli effetti delle onde gravitazionali.

1969

La verifica ha avuto esito positivo?

Weber annuncia di essere riuscito a dimostrare l'esistenza delle onde gravitazionali. La notizia suscita grande scalpore e spinge gli scienziati di tutto il mondo a condurre esperimenti di verifica. Nessuno di questi esperimenti è però riuscito a confermare la scoperta di Weber.

1974

Prova indiretta

I due astronomi statunitensi Joseph Taylor e Russel Hulse riescono a fornire una prova indiretta dell'esistenza delle onde gravitazionali: notano infatti che il periodo di rivoluzione di due stelle si riduce in modo estremamente lento, ma costante. Il sistema sta quindi evidentemente perdendo energia. L'unica spiegazione che i ricercatori danno di questo fenomeno è l'emissione di onde gravitazionali.

1992

Negli Stati Uniti i ricercatori mettono in funzione l'osservatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). La nuova tecnologia è quattro volte più sensibile rispetto ai sistemi precedenti. Ciononostante, i primi tentativi di rilevare le onde gravitazionali falliscono.

1993

Gli astronomi statunitensi Taylor e Hulse ricevono il Premio Nobel per la Fisica per la loro rilevazione indiretta delle onde gravitazionali.

2015

I rilevatori LIGO rilevano le onde gravitazionali

Il 14 settembre 2015, i ricercatori dell’osservatorio LIGO hanno captato con i loro strumenti di misura il segnale decisivo proveniente dallo spazio, risalente a 1,3 miliardi di anni fa. Due buchi neri si sono fusi l’uno con l’altro. Nella fase finale, durata meno di un secondo, il gigantesco buco nero ha emesso onde gravitazionali così intense che i rilevatori LIGO sono riusciti a rilevarle sulla Terra. Gli scienziati iniziano ad analizzare i dati.

2016

Una scoperta scientifica sensazionale

Gli scienziati hanno completato l'analisi dei dati. Ora ne sono certi: il segnale che hanno captato nel 2015 con i rilevatori LIGO proviene, con una probabilità del 99,99999%, dalle onde gravitazionali. Una scoperta scientifica sensazionale.

2019

Segnali provenienti da 520 milioni di anni luce

La rete internazionale di rilevatori di onde gravitazionali ha rilevato il suo secondo segnale proveniente dalla fusione di due stelle di neutroni. Il 25 aprile 2019, i rilevatori LIGO-Livingston e Virgo hanno identificato il segnale, denominato GW190425, come un «evento di grande rilevanza». Il segnale proviene da una distanza di circa 520 milioni di anni luce, quattro volte più lontano rispetto alla prima onda gravitazionale generata dalla fusione di una stella di neutroni nell'agosto 2017. I ricercatori dell'Istituto Albert Einstein di Hannover hanno contribuito a questa scoperta con metodi di rilevamento e analisi del segnale. Hanno creato modelli delle onde gravitazionali che ci si aspetta da stelle di neutroni in fusione.

2020

Un segnale senza precedenti

Le aspettative dei ricercatori nel campo delle onde gravitazionali si sono avverate: la scoperta delle onde gravitazionali fa ormai parte del loro lavoro quotidiano. Ma ora hanno pubblicato un segnale come non ne avevano mai visto prima: GW190412 mostra per la prima volta come due buchi neri con masse molto diverse si fondono tra loro – un buco nero più piccolo, con una massa circa otto volte superiore a quella del nostro Sole, viene inghiottito da un buco nero più grande, con una massa circa 30 volte superiore a quella del Sole. Questa osservazione non solo consente misurazioni più precise delle proprietà astrofisiche del sistema, ma permette anche agli scienziati di LIGO-Virgo di confermare una previsione della teoria della relatività generale di Einstein finora non verificata.