Questo articolo è stato inserito nella sezione d'archivio dedicata alle ONDE GRAVITAZIONALI, all'interno della RELATIVITA' GENERALE

Una vecchia canzone, vero tormentone del 1969, ci aiuta a parlare della missione LISA che dovrebbe essere attiva nel 2034. Un triangolo enorme, formato da tre satelliti solari, la cui distanza sarà misurata con una precisione tale da riuscire a sentire onde gravitazionali di bassissima frequenza. Un giorno fondamentale per la Scienza, capace di iniziare una sistematica analisi di oggetti invisibili o quasi con l’informazione elettromagnetica che ci ha accompagnato fino ad oggi. Sono state eseguiti molti test “a tavolino” e il numero di sorgenti che ci si aspetta di localizzare e studiare saranno sicuramente centinaia nella nostra galassia e molti anche negli ammassi globulari.

Lisa dagli occhi blu 
senza le trecce la stessa non sei più. 
Piove silenzio tra noi 
vorrei parlarti ma te ne vai. 

Mario Tessuto 1969

Una canzone quasi preveggente… Lisa ha infatti gli occhi blu e questa caratteristica sembra proprio differenziarla da occhi “normali”. Senza le trecce non sarebbe certo la stessa, dato che le sue trecce sono lunghe 2.5 milioni di chilometri e rappresentano i bracci percorsi dal segnale che collega i  tre satelliti. Vi è silenzio tra noi e gli oggetti da studiare e il tempo per poter parlare con loro è brevissimo, dato che l’onda che arriva lascia un segnale appena percettibile: se lo perdi non c’è più niente da fare.

Scusate il paragone un po’ troppo forzato, ma quella canzone rappresenta un ricordo molto importante per un ragazzo di  circa 23 anni. Parliamo di cose più serie e attuali. Definiamo nuovamente, con poche parole, cosa significa saper leggere l’informazione lanciata nello spazio dalle onde gravitazionali…

Le onde elettromagnetiche, comprese le onde radio e le microonde, sono create dall’accelerazione delle cariche elettriche. Quando chiedevano a Feynman perché si era dedicato alla stesura della elettrodinamica quantistica, lui rispondeva. “Perché è tropo bello e interessante sapere come si muovono gli elettroni”. In fondo la nostra fisica e la nostra realtà è stata finora scandita e raccontata da come gli elettroni decidono di agire, solleticati  in questo dai frenetici fotoni, incapaci di stare fermi.

Questi fondamentali movimenti vengono effettuati all’interno di un “tessuto” (proprio come il cantante…) spaziotemporale, il celebre palloncino che si gonfia. Le onde gravitazionali, invece, rappresentano il movimento del tessuto stesso, il suo stropicciamento, causato dal movimento accelerato dei campi gravitazionali che lo modellano. Che questi sobbalzi spaziotemporali si manifestino come “onde” non deve assolutamente farle confondere con le onde elettromagnetiche. Le prime derivano direttamente dal movimento dello spazio tempo, le seconde dal movimento di particelle che fanno parte dello spaziotempo. Le prime sono descritte dalla Relatività Generale, le seconde dalla Meccanica Qunatistica. Riuscirle a unire  in una unica rappresentazione è il sogno di ogni scienziato.

Le onde gravitazionali inducono un’ondulazione nello spaziotempo e possono perciò essere intercettate attraverso una picccolissimo cambiamento delle distanze misurate tra due oggetti. La variazione è talmente piccola che più gli oggetti sono distanti tra loro e meglio è. Ovviamente, per misurare le distanze si usa la tecnica interferometrica che non si discosta molto dall’esperienza di Michelson (QUI). Non sono certo i due satelliti legati a una traiettoria prestabilita attorno al Sole a rappresentare gli oggetti di cui valutare la distanza, ma masse lasciate costatemente in caduta libera al loro interno. Poco importa se la distanza tra i satelliti varia lungo l’orbita del traingolo, il passaggio di un’onda gravitazionale ha frequnze nettamente più corte, facilmente distinguibili da qualsiasi altro cambiamnto legato alla semplice meccanica celeste.

L’orbita del triangolo che forma il rilevatore ha per centro il Sole e una distanza di una unità astronomica, rimanendo comunque a 50 milioni di chilometrri dalla terra, per non subire i suoi effetti perturbatori. Ci si aspetta di individuare variazioni di spazio dell’ordine di 10^-11 metri, più che sufficienti per localizzare centinaia di sorgenti nella nostra galassia. Non solo unione di buchi neri o di stelle di neutroni (come accaduto finora usando le piccole “trecce” di LIGO e colleghi), ma di moltissime coppie formate da oggetti degeneri, in orbita uno attorno all’altro, come buchi neri, stelle di neutroni e nane bianche e qualsiasi loro combinazione. Oggetti ultra compatti, insomma, di grande massa racchiusa in minimo spazio. Il loro movimento accelerato ripetitivo potrà essere localizzato e osservato attentamente, dato che non sarà legato a un momento particolare della loro vita, come la  fusione in un unico oggetto.

Lo spaziotempo sarà studiato DIRETTAMENTE e non tramite gli effetti che produce sugli oggetti che lo popolano. Parlare di rivoluzione sarebbe troppo poco…

Si è già cominciato a lavorare su ciò che si potrà “vedere” attraverso questi straordinari “occhi blu” e le lunghissime “trecce” a loro collegati. Ci si aspettano centinaia di stemi binari, ma, in particolare, decine nascosti negli ammassi globulari, di cui abbiamo parlato recentemente, dove le condizioni di vita e di nascita sono nettamente diverse. Una cosa è nascere in un ambiente isolato e tranquillo e un altro è nascere in una confusione gravitazionale rumorosissima! Si pensa anche di riuscire a individuare coppie di buchi neri nella vicina galassia di Andromeda. Un primo passo, sicuramente, ma di portata veramente storica.

I più giovani tra i lettori devono solo aspettare meno di vent’anni… Ne vedranno delle belle anche senza bisogno degli occhi…

Articolo originale QUI

Due bei filmati che mostrano la dinamica del sistema LISA e la raccolta del segnale: