Dalla cittadina di Cascina in provincia di Pisa, nostra sede e luogo dove abbiamo installato la stazione di rilevamento meteorologico, il 14 Agosto 2017 è stato rilevato il primo segnale rilevato dai tre rivelatori, che funzionano ad unisono, come un unico strumento. Il fenomeno è stato emesso nei momenti finali della fusione di due buchi neri dalla massa di 31 e 25 volte quella del Sole e distanti fra loro circa 1,8 miliardi di anni luce. La fusione ha generato un unico buco nero da 53 masse solari: ciò significa che circa tre masse solari sono state convertite in energia sotto forma di onde gravitazionali.
Lavorando all’unisono al di là dell’oceano, i tre rivelatori permettono anche di localizzare la provenienza delle onde gravitazionali con grande precisione. Ai vertici del triangolo si trovano Virgo, che è a Cascina (Pisa) e fa parte dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo (Ego), e i due rivelatori di Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) che si trovano negli a Livingston (Louisiana) e a Hanford (Washington).
Che cosa sono le Onde Gravitazionali?
L’onda gravitazionale è una deformazione della curvatura dello spaziotempo che si propaga come un’onda. L’esistenza delle onde gravitazionali fu prevista nel 1916 da Albert Einstein come conseguenza della sua teoria della relatività generale, ed è stata confermata sperimentalmente nel 2016.
La Conferma Sperimentale
L’11 febbraio 2016 è stata confermata, in una conferenza stampa congiunta con LIGO ed VIRGO, l’esistenza delle onde gravitazionali, grazie allo studio sulla fusione di due buchi neri distanti circa 1 miliardo e 300 milioni di anni luce. I ricercatori del Caltech, del MIT e del LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), sono riusciti a rilevare la presenza delle onde gravitazionali di un evento cosmico utilizzando il LIGO, un doppio osservatorio costruito negli Stati Uniti, ad Hanford Site (Washington) e a Livingston (Louisiana). Si tratta di una importantissima conferma sperimentale, cui hanno collaborato anche ricercatori italiani e francesi di VIRGO.
Lo scopo di questi strumenti, coronato da successo, era quello di trovare le increspature che si formano nel tessuto spaziotempo dell’Universo quando, ad esempio, due masse si avvicinano tra loro, ruotando vorticosamente le une attorno alle altre. Le onde gravitazionali furono rivelate per la prima volta il 14 settembre 2015, alle 10:50:45 ora italiana (09:50:45 UTC, 05:50:45 am EDT), da entrambi gli strumenti gemelli entro una finestra temporale di coincidenza di 10 millisecondi.
Le onde gravitazionali rivelate sono state prodotte nell’ultima frazione di secondo del processo di fusione di due buchi neri, di massa equivalente a circa 29 e 36 masse solari, in un unico buco nero ruotante più massiccio di circa 62 masse solari: le 3 masse solari mancanti al totale della somma equivalgono all’energia emessa durante il processo di fusione dei due buchi neri, sotto forma di onde gravitazionali.
Come si osservano le onde gravitazionali
Il moto dei due buchi neri dilata e comprime lo spazio-tempo dando origine al fenomeno delle onde gravitazionali. Per misurare queste variazioni si utilizzano dei sofisticatissimi laser a impulsi con una struttura a L lunga diversi chilometri. Lo strumento si chiama interferometro. Quello situato a Cascina, Virgo è un rivelatore interferometrico di onde gravitazionali del tipo interferometro di Michelson, con bracci lunghi 3 km.
