Con l'Einstein Telescope uno sguardo oltre l'alba cosmica

Scrutare oltre l'alba cosmica, ovvero il periodo di formazione delle prime stelle, per ascoltare i deboli vagiti dell'universo primordiale e scoprire se in quell'epoca c'erano già dei buchi neri, nati dunque non dal collasso di stelle ma da processi ancora tutti da comprendere. E' quanto ci consentirà di fare l'Einstein Telescope, il futuro rivelatore di onde gravitazionali che l'Italia si candida a ospitare in Sardegna, nell'area della miniera dismessa di Sos Enattos. A tracciare le aspettative per questo strumento e per la ricerca nel campo dell'astronomia multimessaggera è Alessandra Buonanno, direttrice dell'Istituto Max Planck per la Fisica Gravitazionale di Potsdam (Germania) e Premio Balzan 2021, protagonista al Planetario di Milano della Annual Balzan Lecture 2023 dal titolo ‘Gravitational-Wave Astronomy: exploring the Dark Universe’.
La conferenza è organizzata dalla Fondazione Internazionale Balzan ‘Premio’ e dal Civico Planetario di Milano Ulrico Hoepli, con la collaborazione dell’Accademia Nazionale dei Lincei, delle Accademie svizzere delle scienze e del Comune di Milano.

Dalla prima osservazione di onde gravitazionali avvenuta il 14 settembre 2015 "abbiamo avuto diversi cicli di osservazione che ci stanno permettendo di rivelare una popolazione sempre più ricca e variegata di buchi neri", spiega la ricercatrice, che per i suoi contributi alle scoperte delle collaborazioni Ligo e Virgo ha ricevuto diversi premi, tra cui il premio Gottfried Wilhelm Leibniz 2018, la Medaglia Galileo Galilei 2021 e la Medaglia Dirac 2021. "Con il quarto ciclo di osservazione, iniziato lo scorso maggio, abbiamo già rilevato 73 nuovi segnali di onde gravitazionali che si vanno a sommare al centinaio che avevamo già osservato in precedenza. In media - continua Buonanno - stiamo scoprendo un'onda gravitazionale ogni tre giorni. La raccolta dati andrà avanti fino a fine 2024, con una sensibilità degli strumenti ancora maggiore, perciò per il prossimo anno ci aspettiamo oltre un centinaio di nuovi eventi, la maggior parte prodotta da sistemi binari di buchi neri. Sarebbe però fantastico se tra questi segnali potessimo vedere anche un'altra fusione di stelle di neutroni come quella scoperta nel 2017".

Le aspettative sono ancora maggiori se si allarga lo sguardo al prossimo decennio. "Ci attendiamo grandi scoperte, anche del tutto inattese, grazie ai futuri osservatori di onde gravitazionali a terra e nello spazio, che apriranno nuove finestre di frequenza", afferma l'esperta. Uno dei più importanti sarà l'Einstein Telescope, a cui collabora anche un gruppo di ricerca dell'istituto diretto da Buonanno per quanto concerne lo sviluppo di modelli di forma d'onda utili alla corretta interpretazione dei segnali. Questo gigantesco interferometro sotterraneo "sarà un motore di sviluppo e innovazione, una grande opportunità per il territorio in cui sarà realizzato e per la ricerca più in generale, perché ci permetterà di scrutare oltre l'alba cosmica, cioè il periodo di formazione delle prime stelle". Una sensibilità altrettanto elevata sarà offerta dal futuro osservatorio americano Cosmic Explorer, mentre osservazioni complementari potranno essere condotte dallo spazio grazie alla missione europea Lisa prevista per il 2035, a cui l'Italia partecipa attraverso l'Agenzia Spaziale Italiana.

"Grazie alla maggiore sensibilità degli strumenti che ci permetterà di arrivare a frequenze sempre più basse - aggiunge Buonanno - potremo analizzare un numero sempre maggiore di eventi, e alcuni verranno osservati in maniera così precisa che potremo usarli per mettere alla prova la relatività generale di Einstein. Potremo rilevare le onde gravitazionali emesse da sistemi binari di nane bianche, ma soprattutto potremo vedere nuove classi di buchi neri, come quelli con una massa fino a mille volte quella del Sole, e studiare buchi neri di milioni di masse solari, come quello al centro della nostra galassia".