Illustrazione bidimensionale di come la massa nell’Universo distorce lo spazio-tempo.

Le onde gravitazionali sono ‘increspature’ nello spazio-tempo causate da alcuni dei processi più violenti ed energetici dell’Universo. Albert Einstein predisse l’esistenza delle onde gravitazionali nel 1916 nella sua teoria generale della relatività., La matematica di Einstein ha mostrato che gli oggetti acceleranti massicci (come le stelle di neutroni o i buchi neri che orbitano l’un l’altro) interromperebbero lo spazio-tempo in modo tale che le “onde” dello spazio-tempo ondulato si propagherebbero in tutte le direzioni lontano dalla sorgente. Queste increspature cosmiche viaggerebbero alla velocità della luce, portando con sé informazioni sulle loro origini, così come indizi sulla natura della gravità stessa.,

Le onde gravitazionali più forti sono prodotte da eventi cataclismici come la collisione di buchi neri, supernove (stelle massicce che esplodono alla fine della loro vita) e stelle di neutroni in collisione. Si prevede che altre onde siano causate dalla rotazione di stelle di neutroni che non sono sfere perfette, e forse anche dai resti della radiazione gravitazionale creata dal Big Bang.,

L’animazione seguente illustra come le onde gravitazionali vengono emesse da due stelle di neutroni mentre orbitano l’un l’altra e poi si uniscono (credit: NASA / Goddard Space Flight Center). Si noti che le onde gravitazionali stesse sono invisibili. Sono resi visibili qui per illustrare la loro propagazione lontano dalla fonte.

Sebbene Einstein avesse predetto l’esistenza delle onde gravitazionali nel 1916, la prima prova della loro esistenza non arrivò fino al 1974, 20 anni dopo la sua morte. In quell’anno, due astronomi che utilizzano l’Osservatorio radio di Arecibo a Porto Rico hanno scoperto una pulsar binaria, esattamente il tipo di sistema che la relatività generale ha previsto dovrebbe irradiare onde gravitazionali. Sapendo che questa scoperta poteva essere usata per testare l’audace previsione di Einstein, gli astronomi iniziarono a misurare come le orbite delle stelle cambiavano nel tempo., Dopo otto anni di osservazioni, hanno determinato che le stelle si stavano avvicinando l’una all’altra esattamente alla velocità prevista dalla relatività generale se emettevano onde gravitazionali. Per una discussione più dettagliata di questa scoperta e di lavoro, vedi Look Deeper.

Impressione dell’artista di una pulsar binaria.

Da allora, molti astronomi hanno studiato le emissioni radio delle pulsar (le pulsar sono stelle di neutroni che emettono fasci di onde radio) e hanno trovato effetti simili, confermando ulteriormente l’esistenza delle onde gravitazionali., Ma queste conferme erano sempre arrivate indirettamente o matematicamente e non attraverso il contatto diretto.

Tutto questo è cambiato il 14 settembre 2015, quando LIGO ha percepito fisicamente le ondulazioni nello spaziotempo causate dalle onde gravitazionali generate da due buchi neri in collisione a 1,3 miliardi di anni luce di distanza. La scoperta di LIGO passerà alla storia come una delle più grandi conquiste scientifiche dell’umanità.,

Mentre i processi che generano onde gravitazionali possono essere estremamente violenti e distruttivi, quando le onde raggiungono la Terra sono migliaia di miliardi di volte più piccole! Infatti, quando le onde gravitazionali dalla prima rilevazione di LIGO ci hanno raggiunto, la quantità di oscillazione spazio-temporale che hanno generato era 1000 volte più piccola del nucleo di un atomo! Tali inconcepibilmente piccole misurazioni sono ciò che LIGO è stato progettato per fare. Per sapere come LIGO raggiunge questo compito apparentemente impossibile, visita l’Interferometro di LIGO.