Onde gravitazionali: parte seconda

onde gravitazionali2Ma perché le onde gravitazionali sono così importanti?
Nella frazione di un secondo, l’Universo si è accresciuto da un puntino (big bang) a un’enorme bolla, 10^26 (dieci elevato alla ventiseiesima potenza) volte più grande.
Se si riuscisse in qualche modo a trovare tracce delle onde gravitazionali generate da quell’incredibile accelerazione di materia sarebbe un colpo grosso per testare la teoria dell’inflazione e avere informazioni preziose sui primi battiti della vita dell’Universo.

E’ per questo che le onde gravitazionali sono forse tra le cose più eccitanti che gli astronomi stanno cercando di osservare e sono uno dei campi più all’avanguardia nella moderna astrofisica e cosmologia.
Gli scienziati sanno da tempo che esistono in virtù di una serie di osservazioni indirette che confermano con precisione le previsioni della teoria di Einstein. Non sono, finora, mai riusciti ad acciuffarle direttamente, ma sono là e presto ci riusciranno a intercettarle.

Ma qual è il motivo di tanta inafferrabilità?
Il motivo per cui questa inafferrabile forza più elusiva che permei il nostro universo ci sfugge è legata al fatto che non è percepibile dagli strumenti normalmente preposti allo studio.
Questa radiazione, sono onde a bassissima frequenza con lunghezze d’onda di dimensioni cosmiche.

Le onde gravitazionali poi interagiscono debolmente con la materia. Per fare un esempio un’onda gravitazionale che attraversasse il Sole perderebbe soltanto una parte su 10^16 (dieci elevato alla sedicesima potenza) della sua energia. Esse viaggiano praticamente indisturbate nell’universo. La rivelazione di tali onde pone dunque problemi fisici e tecnologici d’eccezione.

Diversi esperimenti stanno già da tempo in ascolto, ma per riuscire a capire quando riusciremmo a rilevare le prime onde gravitazionali, serve capire prima dove cercarle.

Quello che cercano gli astrofisici sono grandi masse che interferiscono velocemente tra loro.
Certamente la più interessante è la collisione fra due buchi neri. Infatti l’evento più spettacolare (e anche più facile) da vedere è la collisione tra due buchi neri supermassicci al centro di una galassia.
Perché?
Semplicemente perché sono la massima concentrazione di materia.

Gli astrofisici sanno che negli ultimi “tempi cosmici” c’è stata poca formazione di nuove stelle quindi l’unico modo che le galassie hanno di crescere le loro masse sono le collisioni tra di loro.
L’idea è nata da decenni di studi e simulazioni computerizzate riguardo a come le galassie si evolvono. I più recenti modelli computerizzati, esposti dai ricercatori, mostrano che queste collisioni dovrebbero essere molto più frequenti di quanto chiunque si sia mai immaginato prima.

Questo ovviamente significa che i buchi neri supermassicci al centro delle galassie entrano in collisione molto più spesso di quanto si pensava. Questo  interessa molto gli scienziati perché essendo gli oggetti più massicci dell’universo, quando collidono sono quelli che generano anche le onde gravitazionali più grandi e rilevabili.

collisione buchi neri2

Si conoscono poi molte altre possibili sorgenti di onde gravitazionali, tra le quali sistemi binari di stelle, pulsar, esplosioni di supernovae, buchi neri in vibrazione e galassie in formazione; per ognuna di queste fonti il tipo di segnale emesso dovrebbe possedere un “timbro” caratteristico che identifichi univocamente il tipo di fonte e la causa dell’emissione.

O in alternativa un sistema stellare binario, formato cioè da due stelle che orbitano intorno ad un comune centro di massa. Esse dovrebbe produrre onde gravitazionali continue e il periodo (intervallo temporale corrispondente alla lunghezza d’onda) di queste onde sarebbe pari a metà del periodo dell’orbita delle due stelle.

Allora cosa stanno aspettando gli astrofisici, magari dandosi da fare per scoprire il gravitone? – mi domanda il mio cane che si è appena risvegliato, ma a quanto sembra aveva le orecchie tese – La scoperta del gravitone metterebbe a posto le cose e non sarebbe necessario indagare sulle collisioni dei buchi neri.

Vacci piano amico sapientone – rispondo al mio fedele cane – La tua domanda è giusta, ma non corretta. Effettivamente la scoperta del gravitone spiegherebbe la esistenza di questa ipotetica particella elementare responsabile della gravità, ma non delle onde gravitazionali che deformano profondamente lo spazio. Il gravitone se esiste è ovunque anche qui attorno a noi, proveniente dalla stessa materia che ci circonda e dallo spazio. Anche tu, che possiedi una “massa”, emetteresti gravitoni. Tuttavia il gravitone per ora è solo una teoria che non ha avuto ancora risposte valide.
Come ti ho detto queste onde viaggiano indisturbate nell’universo con una “lunghezza d’onda cosmica” e alla velocità della luce. Questo è il motivo per cui sono inafferrabili malgrado molti strumenti sono alla loro ricerca.

Ci sono molti strumenti che indagano e scandagliano il cielo alla ricerca per individuare un minimo segnale di queste onde tra la infinità di segnali che circolano nello spazio. Oggi si sta puntando su strumenti non unidirezionali, ovvero che “osservano” l’intero universo da qualsia parte le onde gravitazionali possano arrivare. Si utilizzano rivelatori risonanti o interferometrici.
Un rivelatore risonante funziona come un’antenna: il passaggio dell’onda gravitazionale provoca una variazione nelle dimensioni del rivelatore nel piano perpendicolare alla direzione di propagazione dell’onda.
In pratica misura la variazione della distanza relativa fra due masse libere, indotta dal passaggio dell’onda nello spazio che le separa. (se non avete capito quest’ultimo passaggio non ve ne fate una colpa, non lo ha capito nemmeno il mio cane, ma non glielo dite)

In Italia abbiamo il Nautilus.
E’ il rivelatore di onde gravitazionali risonante ultracriogenico istallato ai Laboratori Nazionali di Frascati dell’INFN dal 1992

Una cosa è certa.
C’è un nobel per la fisica in gioco per chi riuscirà ad osservarle per primo! E’ questo è sempre un bel stimolo.

(fonte: divulgazione INFN)
Leggi anche”onde gravitazionali: prima parte)

Informazioni su bruce

Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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5 risposte a Onde gravitazionali: parte seconda

  1. Rebecca ha detto:

    Buongiorno… qui sembra di essere in un mondo di cui non capisco proprio niente… e una materia che non riesco comprende nonostante chi io mi sforzo.. ma nonostante mi domando una cosa (???) ci impegniamo cosi tanto a capire tutte queste cose (sicuramente sarà un giorno utilissimo per la umanità) ma oggi nei giorni nostri sarebbe più fondamentale di creare una gravitazione d’armonia e pace su questo pianeta.. magari con le radio onde d’amore verso tutti esseri viventi.. caro Silvano abbi una serena giornata una carezza a Bleff… ti abbraccio Pif

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  2. bruce ha detto:

    Buongiorno cara, sono due giorni che piove ininterrottamente, non sembra nemmeno di essere nel mese di maggio, mese delle rose (quelle almeno ci sono sempre, non sbagliamo mai mese).

    Quello che dici è vero, ma nella società (come in famiglia) ognuno ha il proprio ruolo.Tutti non possiamo fare tutto.
    Per questo esistono i mestieri e le professione. Senza gli scienziati, come ho detto molte volte staremmo ancora sugli alberi.

    Non c’è bisogno che tu capisca queste cose, l’importante è sapere che ci sono.
    Poi ognuno fa la sua parte, ognuno da il suo contributo per la umanità, la scienza la sua, la religione la sua, te la tua.
    Cioa carissima, ieri niente wiscky, grappa😆
    Bruce

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    • Rebecca ha detto:

      Qui e nuvoloso dicano che dovrebbe piovere… ma credo che arriva prima o poi uno di questi temporali che spaccano tutto… come sempre😐 …

      Io vorrei capire tante cose caro Silvano, a volte mi impegno a comprendere, a volte capisco qualcosa.. e poi ci sono cose che non arrivano al cervello😀 ..

      ora ti racconto qualcosa che ti fa riddere, settimana scorso in germania in tv hanno fatto il test della inteligenza IQ insomma anche da casa potevi partecipare e scrivere tutto su un foglio…

      Hano fatto vedere scene da film cartoni animati poi hanno fatto domande al riguardo… comunque io non voglio dire che sono la più illuminata su questo pianeta😆 ma che cavolo di test hanno fatto, l’unica cosa dovere ero veramente brava era la logica, matematica, storia … ma ricordarmi scene da film o discorsi inutile sono stata una frana.. la memoria a breve termine non possedo nemmeno:mrgreen: la memoria a lungo termine e 100 x 100 svillupato😀 … alla fine sono arrivato nonostante a un percentuale 84% di IQ … comunque non credo tanto in questi test..

      se penso ci sono persone che hanno un IQ di oltre 150 ma non sanno nemmeno friggere un uovo in padella😆

      prossima volta rispondi al mio messaggio altrimenti non mi viene la notifica grazie… tvb Pif

      a ieri abbiamo avuto un piccolo gattino Tatanka e quasi impazita per proteggerla… ho fatto qualche foto lo vedi nel post precidente … Bleff come si comporta con i gatti????:mrgreen:

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      • bruce ha detto:

        Cani e gatti non sono andati mai d’accordo (non ho mai capito il motivo), e la storia si ripete anche con Bleff.
        Impazzisce quando ne vedo uno, ma ho visto che non attacca i gattini.

        A questo proposito ti racconto una storia.
        Era una mattina di buon’ora quando a poca distanza, in un parco, sento una signora che gridava.
        Il suo cane, un bastardino al guinzaglio, era attaccato da 3 o 4 gatti, chissà per quale motivo. Lo avevano graffiato sul muso che sanguinava e sotto un occhio. La padrona, disperata, non riusciva ad allontanare i gatti.
        Ho sciolto Bleff che in pochi secondi ha messo le cose a posto.
        Belli i gatti, ma anche loro non scherzano nel loro piccolo.
        E qui piove ancora.
        Ciao cara

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