Osservare lì dove non c’è nulla

Molte informazioni potrebbero essere contenute nei vuoti cosmici. È quanto emerge da uno studio pubblicato su Physical Review Letters in cui un gruppo internazionale di astronomi presenta nuove strategie di ricerca per esplorare il comportamento della gravità e la natura dell’energia scura.

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Nuovi scenari per l’astronomia gravitazionale

L’annuncio relativo alla rivelazione delle onde gravitazionali da parte del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ha causato una grande eco nell’ambito della comunità dei fisici e astronomi al punto che adesso si dovrà iniziare davvero ad esplorare più in profondità questa nuova finestra sull’Universo. Come è stato già detto, il segnale, registrato il 14 Settembre 2015 da entrambi gli interferometri LIGO, è stato prodotto dalla fusione di due buchi neri di massa iniziale pari a circa una trentina di Soli. Ciò ha permesso agli scienziati di risolvere immediatamente un enigma astrofisico in quanto l’esistenza di binarie di buchi neri era stata messa in dubbio. Ulteriori osservazioni potranno fornirci preziosi indizi sulla natura di oggetti esotici come le stelle di neutroni e le supernovae. Ma siamo solo all’inizio. Le onde gravitazionali ci permetteranno di esplorare non solo alcuni aspetti della fisica fondamentale ma possibilmente potranno portarci ai primi istanti di vita dell’Universo. La domanda è: quali misteri della cosmologia potremo mai risolvere ora che siamo entrati nell’era dell’astronomia gravitazionale?

L’Universo senza compleanno

Secondo il modello del Big Bang, la struttura su larga dell’Universo si espande continuamente, e sempre più velocemente, e lo spazio appare mediamente uguale in ogni direzione. Inoltre, il modello del Big Bang assume che la fisica convenzionale, inclusa la teoria della gravità di Einstein, sia più o meno corretta. In base a questo modello, se si riavvolge indietro di 13,8 miliardi di anni la storia cosmica si arriva ad un “inizio” in cui l’Universo si trovava in uno stato fisico incredibilmente caldo e denso: stiamo parlando della singolarità gravitazionale. Il tempo inizia quando questa singolarità esplode nel Big Bang. Stephen Hawking ha dichiarato che è possibile “eliminare” dalle nostre teorie cosmologiche alcuni eventi “prima” del Big Bang in quanto non esiste alcun modo di misurarli. Tuttavia, la domanda su ciò che ha preceduto il Big Bang rimane ancora affascinante e per qualche scienziato non si può evitare dal punto di vista teorico.

I buchi neri non sono eterne ‘prigioni’

L’argomento più caldo della scorsa settimana, e che ha fatto il giro del web e dei media tradizionali, è stato l’annuncio da parte di Stephen Hawking secondo il quale ci sarebbe un modo per risolvere il famigerato paradosso dell’informazione dei buchi neri. I fisici hanno a lungo dibattuto su ciò che accade all’informazione circa lo stato fisico di un oggetto che viene “risucchiato” da un buco nero. Inizialmente, si pensava che l’informazione fosse perduta per sempre ma poi si concluse che ciò violava le leggi della meccanica quantistica. Ora secondo lo scienziato inglese, che ha presentato la sua proposta durante la Hawking Radiation Conference ospitata dal Nordic Institute for Theoretical Physics (Nordita) in Svezia (post), l’informazione non finirebbe completamente nel buco nero ma potrebbe essere per così dire “trattenuta” nel suo confine, ossia nell’orizzonte degli eventi, ed essere “trasportata” verso l’esterno, anche se in una forma caotica, mediante la radiazione Hawking.

La grande G di Newton è davvero costante

Secondo uno studio condotto da oltre due decenni su una pulsar distante, la costante di gravitazione universale, sembra essere in maniera alquanto rassicurante davvero costante nell’Universo. I risultati di questo lavoro, pubblicati su Astrophysical Journal, aiutano gli astronomi a tentare di risolvere uno dei problemi più importanti in cosmologia: la forza di gravità è la stessa ovunque nello spazio e nel tempo? La risposta, almeno finora, sembra essere di sì.

L’apparente ‘varianza’ di G e la lunghezza del giorno

La costante di gravitazione universale di Newton, indicata con la lettera G, è la costante fisica della natura che determina l’intensità della forza gravitazionale. Essa è stata misurata una decina di volte nel corso degli ultimi 40 anni, ma le misure hanno mostrato delle oscillazioni, più di quanto ci si aspettava, a causa di una serie di errori casuali e sistematici. Oggi, gli scienziati hanno trovato che il valore di G varia nel corso del tempo con un andamento di tipo sinusoidale il cui periodo è di 5,9 anni. Secondo i ricercatori, però, non è G che varia piuttosto qualcos’altro che influenzerebbe così le misure. I risultati sono pubblicati su Europhysics Letters.

I mini buchi neri di LHC: portali verso universi paralleli?

L’idea che esistano altri universi è alquanto affascinante, nonostante sia quasi impossibile verificarla sperimentalmente. Oggi, però, un gruppo di teorici ritiene che l’energia raggiunta con le prossime collisioni al Large Hadron Collider (LHC) permetterà di svelare l’esistenza di universi paralleli, se esistono.

Il tour della relatività: celebrando i 100 anni della teoria di Einstein

Il 2015 segna un anniversario importante nella storia della fisica: stiamo parlando dei 100 anni della teoria della relatività generale di Albert Einstein (pubblicata il 25 Novembre 1915) che permise di ridefinire nuovi concetti di spazio, tempo e gravità.

Gargantua, il primo buco nero più ‘realistico’ del grande schermo

Si tratta di una simulazione senza precedenti, quella concepita da uno degli esperti più rinomati nel campo dei buchi neri, che sarà protagonista del film Interstellar, un epico viaggio nello spazio scritto e diretto da Christopher Nolan, in uscita nelle sale il prossimo 7 Novembre. L’oggetto sembra ruotare quasi alla velocità della luce, trascinandosi con sè lo spaziotempo a causa della sua intensa attrazione gravitazionale. Una volta era una stella ma invece di dissolversi o esplodere è collassata sotto l’effetto della gravità in un ‘punto’ che gli astronomi chiamano singolarità.

POLARBEAR misura i modi-B del ‘lensing’ gravitazionale

Un gruppo internazionale di fisici hanno misurato un ‘segnale caratteristico’ nella polarizzazione della radiazione cosmica di fondo (Cosmic Microwave Background, CMB) che potrà permettere di mappare la struttura su grande scala dell’Universo, determinare la massa del neutrino e magari di svelare alcuni misteri legati alle enigmatiche materia scura ed energia scura. In un articolo pubblicato sulla rivista Astrophysical Journal, i ricercatori del programma scientifico POLARBEAR, guidato dal fisico Adrian Lee della UC Berkeley, descrivono i primi risultati relativi alla rivelazione dei “modi-B” nella polarizzazione della radiazione cosmica di fondo dovuti al fenomeno della lente gravitazionale.