ONDE GRAVITAZIONALI !!!! QUI SPIEGATE IN MODO SEMPLICE

                         

C’era una volta, circa 1 miliardo e 300 milioni di anni fa, la Terra.  Si trovava in quello che gli scienziati oggi chiamano periodo mesoproterozoico. Silenziosamente la vita si evolveva e questo è il momento dei cianobatteri e delle prime riproduzioni sessuali fra organismi unicellulari prima, pluricellulari poi. Nessuno, su questa Terra così giovane, può accorgersi di ciò che sta accadendo nel cosmo profondo.

                               
                       


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!

Spazio tempo non perturbato

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.

IL PARADOSSO DEL NONNO E IL VIAGGIO NEL TEMPO ( PASSATO E FUTURO )

Il paradosso del nonno è un paradosso sul viaggio nel tempo.

Il primo a descriverlo fu René Barjavel, uno scrittore francese di fantascienza, nel suo libro " Il  viaggiatore imprudente" (Le voyageur imprudent, 1943). Il paradosso del nonno è stato molto utilizzato, in letteratura e nel cinema, per dimostrare che i viaggi nel tempo sono impossibili.

Il paradosso suppone che un nipote torni indietro nel tempo e uccida suo nonno prima che incontri sua nonna, dunque prima che potessero sposarsi ed avere discendenza. Se ciò fosse possibile, il nipote non sarebbe mai potuto nascere, dunque non sarebbe mai potuto tornare a ritroso nel tempo ed uccidere suo nonno.

                    

Sono state proposte alcune ipotesi ( assai complicate....ma affascinanti )  per risolvere la contraddizione non solo di questo paradosso, ma di tutti quelli derivanti da viaggi nel tempo; ecco le più importanti:

- secondo la teoria del multiverso questo paradosso non è una contraddizione, perché ogni "interferenza" col passato produrrebbe le sue conseguenze solo in un universo parallelo nel quale la storia si evolve in maniera diversa; un universo parallelo viene generato istantaneamente ad ogni singola "interferenza", un viaggio nel passato comporterebbe la creazione di infiniti universi con infinite linee temporali;

- se invece si assume che l'universo esistente sia unico (o che i vari universi siano totalmente isolati, il che è equivalente), allora  deve in qualche modo essere impossibile che il fatto paradossale avvenga; secondo la Congettura di Protezione Cronologica (formulata da Stephen Hawking) deve in qualche modo essere impossibile ogni forma di viaggio indietro nel tempo, per motivi da noi ancora sconosciuti;

- secondo invece il Principio di auto consistenza di Novikov, il viaggio nel tempo non è impossibile, ma le conseguenze che esso produce dal passato verso il futuro sono proprio quelle che hanno reso possibile quel viaggio dal futuro verso il passato: in altri termini è possibile andare indietro nel tempo, ma è impossibile modificare la storia tramite un viaggio indietro nel tempo, poiché esso è già avvenuto nel passato e doveva avvenire nel presente.

-altri scienziati, come Fernando De Felice, docente di fisica all’Università di Padova, ritengono che alcuni buchi neri nascondano macchine del tempo. Infatti i buchi neri sono stelle la cui materia è concentrata in un punto infinitesimo chiamato “singolarità”, dove tempo e spazio si deformano al punto che la traiettoria di una particella si curva su se stessa creando una situazione detta “time loop”. In pratica, la particella in movimento, pur viaggiando nel futuro, ritrova se stessa nel passato. Si ipotizza che, entrando in un buco nero, ci si ritrovi in un anello nel quale il futuro si congiunge al passato e quindi, pur camminando in avanti, prima o poi si torna al punto di partenza. Il rischio sarebbe “solo” quello di rimanere stritolati dalle immense forze gravitazionali.

- un altro paradosso prende in considerazione che un oggetto qualsiasi torni indietro nel tempo. Pertanto, nel momento di arrivo nel passato la massa che costituisce l’oggetto comparirebbe dal nulla, essendo quella materia già presente sotto altra forma, e quindi ci sarebbe una “copia ridondante” priva di passato. Questo, oltre che violare le leggi della logica, viola anche la legge fisica della conservazione della massa-energia.

-William A. Hiscock, professore di fisica al Montana State University, separa il viaggio verso il futuro dal viaggio nel passato. Il primo, infatti, può essere realizzato utilizzando la dilatazione del tempi della Relatività Speciale di Einstein, che sostiene che un orologio, anche biologico, si muove più lentamente man mano che raggiunge la velocità della luce. Perciò partendo dalla Terra su una astronave che riesce ad accelerare fino a raggiungere velocità prossime a quella della luce, si potrebbe compiere un viaggio fino al centro della nostra galassia e ritorno in 40 anni (tempo misurato sulla navicella). Sulla Terra, intanto, sarebbero però passati 60.000 anni e, al ritorno, l’eventuale astronauta si troverebbe quindi nel futuro. Purtroppo un viaggio del genere richiederebbe una grandissima quantità di energia, del tutto irraggiungibile con le tecnologie attuali.