Scienza | Di Vincenzo Mirra. Lo spazio-tempo, un vero e proprio mare in continuo movimento. Einstein ci ha dato il dizionario per interpretarlo, la ricerca con LIGO & EGO-Virgo ci spiega come leggerlo.
Non si può cogliere un fiore senza perturbare una stella.
In regioni molto remote dello spazio-tempo, in prossimità di quello che il limite fisico della luce delimita come orizzonte dell’universo osservabile, vale a dire intorno a 13,8 miliardi di anni luce dal luogo e dal tempo in cui viviamo, si trova il più grande e più lontano “serbatoio” di acqua mai osservato prima d’ora in tutto l’Universo. Un oceano cosmico grande oltre 140.000 milioni di volte il volume totale di tutti gli oceani presenti sulla Terra.
È un quasar, che letteralmente vuol dire quasi-stellar, cioè quasi-stella, ed è un nucleo galattico attivo, estremamente luminoso, all’incirca quanto centinaia di galassie, caratterizzato da una fortissima emissione di radioonde e la cui controparte ottica risulta puntiforme come una stella brillante. I quasar sono tra gli oggetti celesti più lontani e antichi dell’universo e si ritiene che la loro luminosità sia originata dall’attrito causato da gas e polveri che sono attratti e catturati dal campo gravitazionale di un buco nero supermassiccio, con una massa di 20.000 milioni di volte più grande di quella del Sole (Gli scrittori della porta accanto - Le stelle).
Questo quasar si trova a circa 12 miliardi di anni luce dalla Terra e, all’interno di questo gigantesco oceano formato da nuvole di vapore acqueo, la radiazione emessa dall’oceano cosmico è 65.000 volte più potente di tutta la radiazione della nostra galassia, la Via Lattea.
E poi, nella cartografia ipergalattica di questo immenso oceano siderale, tra le isole dello spazio cosmico ci sono le stelle di ogni grandezza e colore (nane bianche e gialle, giganti e supergiganti rosse e blu) e ancora violente esplosioni stellari, stelle nere, stelle pulsanti, nebulose, ammassi stellari, galassie interagenti, stelle binarie, sistemi multipli e tempeste con onde altissime generate dalla collisione tra queste isole celesti.
È un quasar, che letteralmente vuol dire quasi-stellar, cioè quasi-stella, ed è un nucleo galattico attivo, estremamente luminoso, all’incirca quanto centinaia di galassie, caratterizzato da una fortissima emissione di radioonde e la cui controparte ottica risulta puntiforme come una stella brillante. I quasar sono tra gli oggetti celesti più lontani e antichi dell’universo e si ritiene che la loro luminosità sia originata dall’attrito causato da gas e polveri che sono attratti e catturati dal campo gravitazionale di un buco nero supermassiccio, con una massa di 20.000 milioni di volte più grande di quella del Sole (Gli scrittori della porta accanto - Le stelle).
Questo quasar si trova a circa 12 miliardi di anni luce dalla Terra e, all’interno di questo gigantesco oceano formato da nuvole di vapore acqueo, la radiazione emessa dall’oceano cosmico è 65.000 volte più potente di tutta la radiazione della nostra galassia, la Via Lattea.
E poi, nella cartografia ipergalattica di questo immenso oceano siderale, tra le isole dello spazio cosmico ci sono le stelle di ogni grandezza e colore (nane bianche e gialle, giganti e supergiganti rosse e blu) e ancora violente esplosioni stellari, stelle nere, stelle pulsanti, nebulose, ammassi stellari, galassie interagenti, stelle binarie, sistemi multipli e tempeste con onde altissime generate dalla collisione tra queste isole celesti.
Le onde gravitazionali: una nuova frontiera nell’esplorazione nell’oceano celeste.
Immaginiamo ora di questo gigantesco oceano cosmico le sue onde.
L’esempio più diffuso e chiaro per spiegare le deformazioni dello spazio-tempo e la propagazione delle onde gravitazionali è quello del tappeto elastico (Gli scrittori della porta accanto - Dalla relatività di Einstein alle onde gravitazionali).
Ma qui, per restare ancorati alla similitudine acquatica, vorrei offrirne uno nuovo. Immaginate per esempio quello che succede quando dentro uno specchio d’acqua lasciamo cadere un sasso o un qualunque altro oggetto pesante che perturbi, con la sua presenza, la quiete di una situazione iniziale di equilibrio. In questa situazione è familiare per tutti l’esperienza visiva di onde concentriche che si propagano allargandosi e disperdendosi fino a grande distanza dal centro dell’evento. E questo effetto è tanto più grande, chiaro ed osservabile, quanto maggiore è la massa dell’oggetto perturbante.
Oppure ancora, immaginiamo quello che succede in modo più devastante quando per effetto dello scorrimento della crosta oceanica, in corrispondenza della frattura tra placche tettoniche, nei dintorni della faglia, dall’abisso del fondale oceanico si genera uno tsunami (che in giapponese vuol dire grande onda) e le sue onde si propagano a grandi velocità fino a distanze lontanissime dall’epicentro dell’evento.
Questo è esattamente quello che accade continuamente nello spazio-tempo.
Lo spazio-tempo è un vero e proprio mare in continuo movimento. Si deforma, oscilla, si incurva e si modifica in accordo alle leggi della gravitazione universale di Einstein. A nulla è dato di restare fermo: non agli oceani, non alle galassie e alle stelle, e neppure al tempo. E qualche volta, non raramente, in questo enorme oceano celeste si verificano colossali tempeste gravitazionali. Proprio di queste, dopo averle definite e descritte matematicamente, siamo ora a caccia di osservazioni. E quando, come nel caso dei buchi neri, non possiamo vedere visibilmente il sasso che sprofonda nel mare (ma possiamo solo intuirne il destino oltre l’orizzonte degli eventi), di quella presenza (o perturbazione) abbiamo imparato a misurarne l’effetto delle onde.
Questo è lo scopo e la missione della ricerca condotta nei centri di interferometria gravitazionale della collaborazione scientifica internazionale LIGO & EGO-Virgo.
È incredibile pensare che distanze così enormi nello spazio-tempo possano essere rilevata sulla Terra grazie alla sensibilità dei potenti strumenti laser degli interferometri gravitazionali, capaci di rilevare una distorsione del fronte d’onda pari ad un numero piccolissimo: paragonabile ad un milionesimo delle dimensioni di un atomo. Ma è così, è quello che succede nei laboratori LIGO e EGO-Virgo, è il modo in cui abbiamo imparato a sfogliare il dizionario.
Per comprendere quanto enorme sia l’importanza delle recenti osservazioni legate alle onde gravitazionali, al di là della straordinaria prova della loro esistenza (esattamente come aveva predetto Albert Einstein), basti pensare che nel breve periodo di due anni (due rivoluzioni terrestri) abbiamo già rilevato cinque eventi GW (GW sta per Gravitational Waves, così sono identificati nel dizionario del Grande libro dell’Universo).
Nel processo di comprensione del Grande libro dell’Universo, se Einstein ci ha fornito il dizionario per interpretarlo, è come se ora avessimo finalmente trovato il modo di usarlo per leggerne (e forse anche scriverne) pagine avvincenti.
L’esempio più diffuso e chiaro per spiegare le deformazioni dello spazio-tempo e la propagazione delle onde gravitazionali è quello del tappeto elastico (Gli scrittori della porta accanto - Dalla relatività di Einstein alle onde gravitazionali).
Ma qui, per restare ancorati alla similitudine acquatica, vorrei offrirne uno nuovo. Immaginate per esempio quello che succede quando dentro uno specchio d’acqua lasciamo cadere un sasso o un qualunque altro oggetto pesante che perturbi, con la sua presenza, la quiete di una situazione iniziale di equilibrio. In questa situazione è familiare per tutti l’esperienza visiva di onde concentriche che si propagano allargandosi e disperdendosi fino a grande distanza dal centro dell’evento. E questo effetto è tanto più grande, chiaro ed osservabile, quanto maggiore è la massa dell’oggetto perturbante.
Oppure ancora, immaginiamo quello che succede in modo più devastante quando per effetto dello scorrimento della crosta oceanica, in corrispondenza della frattura tra placche tettoniche, nei dintorni della faglia, dall’abisso del fondale oceanico si genera uno tsunami (che in giapponese vuol dire grande onda) e le sue onde si propagano a grandi velocità fino a distanze lontanissime dall’epicentro dell’evento.
Questo è esattamente quello che accade continuamente nello spazio-tempo.
Lo spazio-tempo è un vero e proprio mare in continuo movimento. Si deforma, oscilla, si incurva e si modifica in accordo alle leggi della gravitazione universale di Einstein. A nulla è dato di restare fermo: non agli oceani, non alle galassie e alle stelle, e neppure al tempo. E qualche volta, non raramente, in questo enorme oceano celeste si verificano colossali tempeste gravitazionali. Proprio di queste, dopo averle definite e descritte matematicamente, siamo ora a caccia di osservazioni. E quando, come nel caso dei buchi neri, non possiamo vedere visibilmente il sasso che sprofonda nel mare (ma possiamo solo intuirne il destino oltre l’orizzonte degli eventi), di quella presenza (o perturbazione) abbiamo imparato a misurarne l’effetto delle onde.
Questo è lo scopo e la missione della ricerca condotta nei centri di interferometria gravitazionale della collaborazione scientifica internazionale LIGO & EGO-Virgo.
Scandagliare le profondità dello spazio e del tempo: questo è il mistero che ci attende.
E grazie ai precisissimi strumenti di rilevazione delle onde gravitazionali e ai potenti modelli di predizione e di analisi numerica dei dati rilevati, gli scienziati ed i ricercatori di tutto il mondo hanno inaugurato una nuova età di scoperte e una nuova era della conoscenza.È incredibile pensare che distanze così enormi nello spazio-tempo possano essere rilevata sulla Terra grazie alla sensibilità dei potenti strumenti laser degli interferometri gravitazionali, capaci di rilevare una distorsione del fronte d’onda pari ad un numero piccolissimo: paragonabile ad un milionesimo delle dimensioni di un atomo. Ma è così, è quello che succede nei laboratori LIGO e EGO-Virgo, è il modo in cui abbiamo imparato a sfogliare il dizionario.
Per comprendere quanto enorme sia l’importanza delle recenti osservazioni legate alle onde gravitazionali, al di là della straordinaria prova della loro esistenza (esattamente come aveva predetto Albert Einstein), basti pensare che nel breve periodo di due anni (due rivoluzioni terrestri) abbiamo già rilevato cinque eventi GW (GW sta per Gravitational Waves, così sono identificati nel dizionario del Grande libro dell’Universo).
Nel processo di comprensione del Grande libro dell’Universo, se Einstein ci ha fornito il dizionario per interpretarlo, è come se ora avessimo finalmente trovato il modo di usarlo per leggerne (e forse anche scriverne) pagine avvincenti.
DEI BUCHI NERI E DI ALTRE STELLE O QUASI STELLE: LE PUNTATE
I L’UniversoII Le Stelle
III Isole nello spazio cosmico
IV Lo zio Albert
V Sliding doors
VI Esplorazione gravitazionale
VII ;Si accendono le luci
VIII Backstage della Navigazione siderale. Diario di bordo del capitano.
Le puntate già pubblicate
 Vincenzo Mirra Nato a Napoli nel 1973, si è diplomato all'Istituto Nautico per poi laurearsi in Ingegneria Aeronautica ad indirizzo Spaziale. Alle passioni per la navigazione, il mare e l’astronautica, ha sempre aggiunto quelle per la letteratura, la scrittura di viaggio e di meditazione ed il teatro. È autore del blog letterario Beaufort, scritture al vento e taccuini di mare che esprime scritture di vario tipo e argomentazione, anche di natura sperimentale. Dal 2005 vive a Pisa, dove dal 2015 ha iniziato a frequentare corsi e laboratori teatrali, di recitazione, di lettura corale e di drammaturgia. Isole, AUGH! Edizioni. |
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