Gli scienziati di LIGO scoprono le onde gravitazionali, dimostrano Albert Einstein Right

Oggi, gli scienziati con il Laser Interferometro Gravitational-Wave Observatory (LIGO) hanno confermato di aver finalmente trovato la prova delle onde gravitazionali e, così facendo, hanno risolto il puzzle di 100 anni che ossessionava Albert Einstein. È una delle scoperte più importanti mai fatte dai fisici, e promette di condurre verso una cascata di altre rivelazioni.

"Abbiamo rilevato le onde gravitazionali", ha detto il direttore di LIGO David Reitze durante l'annuncio di giovedì, confermando le voci che circolavano per mesi intorno alla comunità scientifica. "Questa è veramente una moonshot scientifica. E l'abbiamo fatto - siamo atterrati sulla luna."

Nel 1916, Einstein pubblicò la sua teoria della relatività. Tra i molti modi in cui gioca un ruolo fondamentale nella fondazione della fisica moderna, la teoria predisse l'esistenza di onde gravitazionali: increspature nello spaziotempo che si muovono verso l'esterno, causate dalla presenza di massa. Avendo postulato l'esistenza di queste increspature, Einstein morì prima che le individuasse effettivamente.

Poiché il lavoro di Einstein era seminale, quasi tutto ciò che pensiamo di conoscere della gravità dipende dall'esistenza delle onde gravitazionali. Ciò significa che fino ad oggi, la maggior parte di ciò che sapevamo della gravità non è stato effettivamente confermato. Tutto sta cambiando.

Perché ci è voluto così tanto tempo? Le onde gravitazionali sono così oscenamente piccole e deboli che gli scienziati hanno cercato un segnale che si trova su una scala fino al potere di -23. C'è sempre stato un eccesso di prove secondarie, ma la vera prova è follemente difficile da trovare in quella scala, motivo per cui LIGO è stato messo insieme 25 anni fa. Una collaborazione tra MIT, Caltech e quasi 1000 scienziati in 16 paesi, LIGO ha costruito qualcosa chiamato interferometro: uno strumento lungo quattro chilometri che spara laser avanti e indietro con specchi per rilevare segnali che sono piccoli 1/1000 del diametro di un protone.

LIGO ha costruito due di questi strumenti ultrasensibili - uno a Hanford, Washington e un altro a Livingston, in Louisiana - per assicurarsi che tutto ciò che hanno trovato potesse essere verificato. Entrambi gli strumenti sono andati online nel 2002, ma per 13 anni non c'era altro che oscurità.

Il 14 settembre 2015, due giorni dopo l'intervento degli interferometri di nuova generazione, i ricercatori di LIGO hanno finalmente trovato qualcosa. Come avrebbero poi appreso, si trattava di un segnale prodotto da due buchi neri - ciascuno di circa 150 chilometri di diametro e 30 volte la massa del sole. Si stavano avvicinando a spirale a circa metà della velocità della luce. Si scontrarono e si fusero in un unico buco nero.

L'energia totale che la collisione ha espulso era oltre 50 volte più potente di tutte le stelle dell'universo messe insieme.

Secondo Reitze, i segnali registrati erano in linea con le equazioni che la teoria di Einstein avrebbe previsto in queste circostanze. Tuttavia, lui e i suoi colleghi hanno trovato i dati "sconvolgenti".

I segnali non sono solo una sbirciatina su come appaiono le onde gravitazionali. Illustrano anche le caratteristiche effettive dell'evento di fusione e dei buchi neri prima e dopo le collisioni. Secondo la scienziata LIGO Gabriela Gonzalez, le forme d'onda dei segnali catturati mostrano che il buco nero unito è in realtà leggermente inferiore alla somma dei due oggetti originali. Inoltre, "questa fusione è avvenuta 1,3 miliardi di anni fa", ha detto, "quando la vita multicellulare qui sulla Terra stava appena iniziando a diffondersi".

Gonzalez ha eseguito una registrazione audio modificata del segnale - un breve cinguettio simile a un uccello. "Questo è il primo di molti a venire", ha detto.

Le ramificazioni dei risultati non possono essere sopravvalutate. La scoperta non mette solo a tacere un mistero secolare: apre gli umani all'apprendimento di più sull'universo attraverso una lente unica. Prima di giovedì, gli astrofisici erano essenzialmente limitati a studiare l'universo attraverso lo spettro elettromagnetico. Mentre abbiamo imparato molto, c'è una quantità enorme di stelle, supernove, buchi neri e altri fenomeni che non possiamo studiare senza osservare e misurare le onde gravitazionali. Sapere che finalmente possiamo ascoltare quei segnali apre gli scienziati a un'intera parte dell'universo che prima era chiusa.

In effetti, i risultati di LIGO dimostrano in modo efficace l'esistenza di buchi neri.

Forse il più intrigante, enfatizzato astrofisico famoso e il co-fondatore di LIGO Kip Thorne (al 7 ° posto, ma decisamente tendente al rialzo ora) sarà la possibilità di studiare quelle che sono conosciute come "stringhe cosmiche", che gli scienziati ritengono che aiutino a spiegare l'espansione e l'inflazione universo dal Big Bang.

Altre domande gli scienziati potrebbero essere in grado di rispondere con uno studio più ampio delle onde gravitazionali: quanto è veloce l'espansione dell'universo? Cosa causa una supernova? Quanto velocemente viaggiano le onde gravitazionali rispetto alla luce?

L'avvio di LIGO "rappresentava un grosso rischio", ha dichiarato France Cordova, direttrice della National Science Foundation. Ma quel rischio oggi sembra aver dato i suoi frutti. "Einstein sarebbe raggiante."

Anche l'annuncio di giovedì susciterà grandi speranze LISA Pathfinder - un veicolo spaziale che funge da banco di prova per eLISA, un interferometro spaziale, e convaliderà enormemente il denaro e il tempo investiti in quel progetto.

E questo è solo l'inizio. Impareremo di più sull'universo di quanto avremmo mai pensato possibile e potremo finalmente avvicinarci alla comprensione delle origini e del futuro dell'universo. "Ciò che è davvero eccitante è ciò che viene dopo", ha detto Reitze.