Due buchi neri, dopo una lunga danza uno attorno all’altro, stanno esaurendo la loro energia, non possono più stare lontani e si avvicinano uno all’altro sempre di più, sempre di più fino, sempre più vicini fino a quando, separati da poche centinaia di chilometri, iniziano a girare ad una velocità prossima a quella della luce (300.000 km/s circa). E’ questo il momento: le loro masse veloci disturbano lo spaziotempo proprio come l’acqua che bolle mette in agitazione la superficie di una pentola d’acqua. In una frazione di secondo, i buchi neri fondenti emettono tantissima energia, un’energia centinaia di volte più intensa di quella emessa da tutte le stelle dell’universo. Eccolo, nessuno lo vede ma si è formato un nuovo buco nero, 62 volte più pesante del nostro Sole. E lo spazio-tempo che lo accoglie, è tornato tranquillo. Ma c’è ancora traccia di quel fenomenale evento: ieri 11 febbraio 2016 ricercatori negli Stati uniti e in Europa hanno confermato che quella catturata il 12 settembre 2015 è proprio un’onda gravitazionale, dovuta alla nascita di buchi neri avvenuta 1,3 miliardi di anni fa.
Chi ha ipotizzato l'esistenza di onde gravitazionali? Albert Einstein nel 1916 aveva previsto l’esistenza delle onde gravitazionali nell’ambito della sua Teoria Generale della Relatività. Gli oggetti che hanno una massa deformano lo spaziotempo, proprio come un ippopotamo seduto su un tappetino elastico.
Ma che cos’è lo spaziotempo? Lo spaziotempo è un’entità fisico-matematica, invisibile ai nostri occhi ma è l’”ambiente” in cui siamo immersi. Guardate l’angolo della stanza in cui siete: le tre linee perpendicolari fra loro esprimono le 3 dimensioni spaziali. Poi esiste la quarta dimensione. Vederla non è possibile, neanche toccarla: però si può misurare , essa è il tempo. Prima del Big Bang non esisteva nulla, non solo le stelle e tutto il resto ma neanche lo spaziotempo. E oggi che l’Universo si sta espandendo, lo spazio-tempo si estende con lui.
3. Ora torniamo all’ippopotamo sul tappetino. Prendiamo una pallina e facciamola rotolare come si fa a bowling, partendo da un angolo. Cosa succede alla pallina? Rotola verso l’ippopotamo perché intorno a lui il tappetino si piega. Allora immaginiamo che al posto dell’ippopotamo ci sia il Sole. E che il materasso diventi invisibile ai nostri occhi. E lanciamo ancora la pallina. Che cosa vedremmo? La pallina che “cade” verso il Sole. Ecco, la gravità è questo: è una curvatura dello spaziotempo e non una forza! Per capire meglio, se lo spaziotempo fosse bidimensionale, potremmo immaginarlo come un tessuto elastico su cui appoggiano le cose: il Sole, la Luna, le stelle, tutto!
Ritorniamo alla nostra pallina: essa si muove lungo la sua orbita circolare e la sua velocità cambia direzione e intensità: accelera e produce un’increspatura variabile nel tappetino a mano a mano che lo percorre. Qualcosa di analogo avviene quando è un corpo celeste ad accelerare: crea delle deformazioni dello spazio, cioè delle onde gravitazionali. Tutti i corpi con massa (o energia) contribuiscono a creare le increspature nello spazio-tempo, ma sono infinitesimali perché la gravità non è una forza molto intensa se paragonata alle altre forze dell’Universo. Il problema è che anche un’onda molto grande causa effetti molto difficili da rilevare. Solo i corpi celesti molto massicci (ma proprio tantissimo) producono onde gravitazionali tali da potere essere rilevate e studiate dai ricercatori. Ma riuscire comunque a identificarle, e quindi a confermare nella pratica la teoria, era stato finora impossibile a causa di diverse altre complicazioni.
VIRGO, è un altro rilevatore che si trova a Cascina (Pisa), è praticamente uguale a LIGO, ma con dimensioni più ridotte e serve sempre per identificare le onde gravitazionali.
A proposito di buchi neri......un buco nero, che è pesantissimo, si ipotizza che possa lacerare il tessuto dello spaziotempo, formando dei "tunnel" spaziotemporali attraverso i quali "viaggiare" da un punto all'altro dell'Universo
A cosa serve la scoperta
L’identificazione nella pratica delle onde gravitazionali non è solo un’importante conferma delle teorie di Einstein: è la via per poterle attuare e sfruttare ai fini di ricerca in una situazione nuova e finalmente completa. Gli astrofisici avranno a disposizione nuovi sistemi per studiare l’Universo, analizzando le onde gravitazionali oltre a quelle elettromagnetiche già studiate da tempo. Ed è forse questo uno degli aspetti più interessanti per la pratica: ogni volta che abbiamo trovato nuovi strumenti e modi per osservare l’Universo, abbiamo scoperto cose che nemmeno immaginavamo. In un certo senso, è come passare dalla semplice osservazione degli animali allo zoo a quella nel loro habitat in libertà. Le evidenze portate da LIGO e VIRGO confermano inoltre che la fisica di Newton, quella che si studia a scuola, è solo un’approssimazione di quella di Einstein, e che è valida solo per corpi con velocità piccole e campi gravitazionali da loro creati deboli.
Significatività.
Gli scienziati hanno detto di avere evidenze pari a 5.1 sigma! Già, ma che vuol dire? Per dirla in un attimo, ciò significa che gli scienziati di LIGO sono sicuri al 99.9999% di aver osservato direttamente un'onda gravitazionale. Non credo ci sia da aggiungere altro.
Velocità delle onde gravitazionali.
A quanto pare le onde gravitazionali appena trovate da LIGO si muovono alla velocità della luce. In poche parole: non ci sono masse associate a queste onde, perché un oggetto dotato di massa non può muoversi alla velocità della luce. Tra le tante cose, questo vuol dire che se ipoteticamente il Sole sparisse ora, ci accorgeremmo della mancanza sia della sua luce che dei suoi effetti gravitazionali, contemporaneamente, dopo 8 minuti. Luce (nel vuoto) e gravità viaggiano alla stessa velocità.
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| Spazio tempo non perturbato |
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| Lo spazio tempo attraversato da un'onda gravitazionale http://www.universetoday.com/127255/gravitational-waves-101/ |
Ritorniamo alla nostra pallina: essa si muove lungo la sua orbita circolare e la sua velocità cambia direzione e intensità: accelera e produce un’increspatura variabile nel tappetino a mano a mano che lo percorre. Qualcosa di analogo avviene quando è un corpo celeste ad accelerare: crea delle deformazioni dello spazio, cioè delle onde gravitazionali. Tutti i corpi con massa (o energia) contribuiscono a creare le increspature nello spazio-tempo, ma sono infinitesimali perché la gravità non è una forza molto intensa se paragonata alle altre forze dell’Universo. Il problema è che anche un’onda molto grande causa effetti molto difficili da rilevare. Solo i corpi celesti molto massicci (ma proprio tantissimo) producono onde gravitazionali tali da potere essere rilevate e studiate dai ricercatori. Ma riuscire comunque a identificarle, e quindi a confermare nella pratica la teoria, era stato finora impossibile a causa di diverse altre complicazioni.
VIRGO, è un altro rilevatore che si trova a Cascina (Pisa), è praticamente uguale a LIGO, ma con dimensioni più ridotte e serve sempre per identificare le onde gravitazionali.
A proposito di buchi neri......un buco nero, che è pesantissimo, si ipotizza che possa lacerare il tessuto dello spaziotempo, formando dei "tunnel" spaziotemporali attraverso i quali "viaggiare" da un punto all'altro dell'Universo
A cosa serve la scoperta
L’identificazione nella pratica delle onde gravitazionali non è solo un’importante conferma delle teorie di Einstein: è la via per poterle attuare e sfruttare ai fini di ricerca in una situazione nuova e finalmente completa. Gli astrofisici avranno a disposizione nuovi sistemi per studiare l’Universo, analizzando le onde gravitazionali oltre a quelle elettromagnetiche già studiate da tempo. Ed è forse questo uno degli aspetti più interessanti per la pratica: ogni volta che abbiamo trovato nuovi strumenti e modi per osservare l’Universo, abbiamo scoperto cose che nemmeno immaginavamo. In un certo senso, è come passare dalla semplice osservazione degli animali allo zoo a quella nel loro habitat in libertà. Le evidenze portate da LIGO e VIRGO confermano inoltre che la fisica di Newton, quella che si studia a scuola, è solo un’approssimazione di quella di Einstein, e che è valida solo per corpi con velocità piccole e campi gravitazionali da loro creati deboli.
Significatività.
Gli scienziati hanno detto di avere evidenze pari a 5.1 sigma! Già, ma che vuol dire? Per dirla in un attimo, ciò significa che gli scienziati di LIGO sono sicuri al 99.9999% di aver osservato direttamente un'onda gravitazionale. Non credo ci sia da aggiungere altro.
Velocità delle onde gravitazionali.
A quanto pare le onde gravitazionali appena trovate da LIGO si muovono alla velocità della luce. In poche parole: non ci sono masse associate a queste onde, perché un oggetto dotato di massa non può muoversi alla velocità della luce. Tra le tante cose, questo vuol dire che se ipoteticamente il Sole sparisse ora, ci accorgeremmo della mancanza sia della sua luce che dei suoi effetti gravitazionali, contemporaneamente, dopo 8 minuti. Luce (nel vuoto) e gravità viaggiano alla stessa velocità.
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