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Caccia aperta alle onde gravitazionali

Se da un lato il bosone di Higgs ha rappresentato per molto tempo il “ricercato” numero uno da parte dei fisici delle particelle, motivo per cui il grande collisore adronico LHC è stato costruito, dall’altro la ricerca delle onde gravitazionali costituisce uno degli obiettivi prioritari a cui gli astronomi si stanno dedicando da qualche tempo. 

La teoria della relatività generale afferma che se un corpo dotato di una certa massa viene accelerato, esso perde energia sotto forma di onde gravitazionali, ossia ondulazioni dello spaziotempo stesso che si propagano alla velocità della luce. Le onde gravitazionali non sono state ancora rivelate direttamente poiché il segnale si indebolisce notevolmente prima di arrivare agli strumenti a Terra. Nonostante ciò, esistono alcuni rivelatori estremamente sensibili, come LIGO o VIRGO, che potrebbero essere in grado di rivelare direttamente, e per la prima volta, il segnale gravitazionale. Tra le sorgenti celesti monitorate da questi strumenti, quelle più interessanti sono i sistemi stellari binari contenenti due stelle di neutroni oppure due buchi neri. Man mano che le stelle orbitano l’una attorno all’altra, esse perdono energia nel corso di centinaia di milioni di anni, con conseguente emissione di onde gravitazionali. Nel caso di una coppia di stelle di neutroni, il risultato finale di questa perdita di energia causa il progressivo spiraleggiamento del sistema binario (cioè la separazione tra le stelle diminuisce gradualmente mentre queste orbitano) e termina con la loro “fusione” (merger), dando luogo alla formazione di una stella di neutroni ipermassiccia. Quest’ultima è destinata a collassare creando un buco nero che ruota rapidamente, circondato da un disco di accrescimento che molto probabilmente è la sorgente di un’enorme emissione di energia, ossia un “lampo gamma corto” (short gamma-ray burt). Gli scienziati ritengono che LIGO e VIRGO potrebbero rivelare proprio il segnale associato all’emissione delle onde gravitazionali relativo agli ultimi 15 minuti mentre esse si muovono velocemente a spirale verso la fusione finale.

In questo video, che fa parte dell’Inaugural Celebration and Symposium of the Walter Burke Institute for Theoretical Physics presso il Caltech, Kip Thorne introduce il seminario di Anna Buonanno, Direttore del Max Planck Institute for Gravitational Physics, dal titolo Hunting for the Elusive Waves Created by Black Holes and Neutron Stars, i cui argomento sono suddivisi in tre parti: una breve introduzione alle onde gravitazionali; gli ultimi progressi relativi ai modelli che descrivono i sistemi binari di stelle di neutroni o di buchi neri e ciò che gli scienziati si aspettano dai prossimi esperimenti che avranno lo scopo di rivelare le onde gravitazionali.


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