Che cosa sono le onde gravitazionali

Ipotizzate un secolo fa dalla teoria della relatività di Albert Einstein, le onde gravitazionali sono le 'vibrazioni' dello spazio-tempo provocate da fenomeni molto violenti, come collisioni di buchi neri, esplosioni di supernovae o il Big Bang che ha dato origine all'universo. Come le onde generate da un sasso che cade in uno stagno, le onde gravitazionali percorrono l'universo alla velocità della luce creando increspature dello spazio-tempo finora invisibili. Poiché interagiscono molto poco con la materia, le onde gravitazionali conservano la 'memoria' degli eventi che le hanno generate. La loro esistenza era supportata finora solo da prove indirette ma da adesso diventa possibile osservarle in modo diretto e con esse osservare una porzione dell'universo finora invisibile e misteriosa, come le zone popolate dai buchi neri o da fantascientifiche 'scorciatoie' per viaggiare nell'universo, i cosiddetti 'cunicoli' dello spazio-tempo (wormhole).

La scoperta delle onde gravitazionali è anche la conferma definitiva della teoria della relatività generale. Erano infatti l'unico fenomeno previsto da questa teoria a non essere stato ancora osservato. Secondo Einstein, quando una qualsiasi massa (che sia un sasso, una stella o un buco nero) viene accelerata, emette onde gravitazionali. Sono segnali molto deboli e complicati da osservare perchè fanno 'oscillare' tutto lo spazio-tempo, compresi gli strumenti che dovrebbero rilevarli. Riuscire a vederle è stata considerata a lungo una sfida impossibile. Nonostante ciò negli anni '60 il fisico americano Joseph Weber mise a punto un strumento che teoricamente avrebbe potuto rivelare 'l'impossibile'. Erano due grandi antenne cilindriche distanti fra loro 1.000 chilometri che, se attraversate da un'onda gravitazionale, avrebbero oscillato con un piccolo ritardo l'una rispetto all'altra. L'esperimento fallì ma dette inizio alla sfida. L'Italia la raccolse da subito con uno dei ragazzi di via Panisperna, Edoardo Amaldi, e con Guido Pizzella. Auriga e Nautilus sono stati i primi esperimenti, condotti nei Laboratori dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) di Legnaro (Padova) e Frascati (Roma), e con Explorer al Cern di Ginevra. Oggi gli strumenti più avanzati sono interferometri laser, come le due macchine gemelle americane Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) e l'europeo Virgo, ideato da Adalberto Giazotto e realizzato a Cascina (Pisa) dalla collaborazione tra Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e Centre National de la Recherche Scientifique (Cnrs), nell'ambito dello European Gravitational Observatory (Ego). Per il futuro si punta alla costruzione di un super telescopio 'gravitazionale' nello spazio, che potrebbe nascere dai test che sta conducendo la missione Lisa Pathfinder, dell'Agenzia Spaziale Europea (Esa).