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Cosa sono le onde gravitazionali? La scoperta del secolo spiegata passo passo

Einstein aveva ragione ancora una volta. Un secolo dopo la sua teoria, gli scienziati sono riusciti a captare per la prima volta un segnale diretto delle onde gravitazionali.
Ma cosa sono queste onde? E cosa cambia con la loro scoperta?

fisicaROMA – Il mondo scientifico è in fibrillazione per quella che è considerata a scoperta del secolo: le onde gravitazionali esistono e Albert Einstein le aveva teorizzate esattamente un secolo fa.
Quella che per gli esperti è una vera rivoluzione, per le persone comuni può essere di difficile comprensione.
Le onde gravitazionali, infatti, coinvolgono diversi campi della scienza, dalla fisica all’astronomia, e cambieranno definitivamente il modo di studiare i fenomeni cosmici, spalancando una nuova finestra sulle meraviglie dell’universo.
Si tratta di un momento storico, che coinvolge l’intera umanità (un po’ come il primo uomo sulla Luna o la prima foto della Terra vista dallo Spazio).
Sarebbe quindi prezioso per tutti capirne l’importanza.

Cercheremo di spiegarlo chiaramente, passo passo, sperando che alla fine ognuno di noi abbia compreso perché le onde gravitazionali sono veramente la scoperta del secolo.

Onde gravitazionali: cosa sono e perché sono così importanti

Passo 1.
Per prima cosa cerchiamo di capire cosa sono queste onde.
Le onde gravitazionali, nel loro senso più elementare, sono increspature nello spazio-tempo.
L’acqua è forse l’esempio più comune per spiegare un’onda.
Gettando un sasso in uno stagno calmo si possono vedere increspature che si espandono sulla superficie dell’acqua.
Ciò si verifica perché l’acqua è un fluido.
Quando la pietra viene lanciata nello stagno, l’acqua più vicina al sasso viene spinta verso l’acqua circostante, provocando una reazione a catena a grappolo.
L’acqua “ammassata” cerca di tornare al suo stato originale, spingendo l’acqua che gli è “arrivata addosso” più lontano, e così via.
E’ un fenomeno che tutti abbiamo visto.
Le onde gravitazionali sono più o meno questo:  increspature, non dell’acqua ma dello spazio-tempo, generate non da un sasso ma da un qualsiasi oggetto cosmico massiccio che sperimenta una sorta di accelerazione.

acqua

Questo è il processo base di ogni onda.
Così abbiamo increspature nell’acqua, le onde sonore nell’aria, e anche le onde sismiche dei terremoti.

Nella teoria della relatività di Einstein lo spazio ed il tempo diventano flessibili e relativi, e assumono un comportamento simile ad un fluido. 

Masse in movimento attraverso lo spazio, quindi, dovrebbero creare “increspature” nel tempo e nello spazio, proprio come un sasso crea increspature lanciato in acqua.
Queste increspature “spaziali” sono le onde gravitazionali.

onde gravitazionali

Passo 2.
Abbiamo capito cosa sono queste onde. Bene.
Ora andiamo al sodo della questione.
Cosa cambia con la loro scoperta?
Tante cose.

  • In primis, la loro esistenza conferma definitivamente la teoria di Einstein. Ricordate: quella teoria di un secolo fa ha cambiato il modo in cui l’umanità percepisce i concetti chiave dell’esistenza come lo spazio e il tempo.
  • Si aprono nuove strade nelle misurazioni astronomiche, consentendo di individuare stelle lontane, galassie e buchi neri in base alle onde che emettono.
  • Indirettamente, è una nuova prova -importantissima- a conferma dell’esistenza dei buchi neri, ancora mai direttamente osservati.
  • Le onde gravitazionali non vengono “sporcate” dalla materia, ma restano pulite e cristalline nel loro viaggio di miliardi di anni attraverso il cosmo. E’ come gli studi dell’atmosfera qui sulla Terra. Gli scienziati prediligono studiare l’aria dei Poli, in particolare quello antartico, perchè lontana da elementi inquinanti. Laggiù è praticamente intatta. Lo stesso vale per le onde gravitazionali, che viaggiano integre e possono quindi fornirci dettagli “puliti” sull’universo.
  • Le onde gravitazionali sono un passo per scovare le cosiddette “onde gravitazionali primordiali”, il genere più difficili da rilevare e non implicate nell’annuncio dell’11 febbraio, che consentirebbero di accreditare un’altra teoria leader della cosmologia, quella di “inflazione” o espansione esponenziale del neonato Universo. Le onde primordiali si pensa “risuonino” ancora oggi nel cosmo, anche se debolmente.
    Se riusciremo a trovarle, potrebbero dirci la scala di energia con cui l’inflazione si è verificata, gettando luce sul Big Bang stesso.

onde gravitazionali

Di seguito vi proponiamo un video e un fumetto che possono aiutare a capire cosa sono le onde gravitazionali e il loro comportamento.
E’ stato realizzato da Umberto Cannella, insegnante e divulgatore scientifico presso l’agenzia spaziale svizzera, in collaborazione con Daniel Whiteson e Jorge Chan.
PHD COMICS

ONDE GRAVITAZIONALI

Passo 3.
Se siete arrivati fin qui, significa che avete capito qualcosa in più su queste onde.
Ovviamente, la teoria della relatività e le onde gravitazionali stesse sono molto più complesse, ma semplificarle aiuta tutti a comprendere l’importanza di questa scoperta.
Se volte approfondire “Scientificamente” l’argomento, vi rimandiamo all’omonima rubrica di Diregiovani.it realizzata in collaborazione con l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). CLICCA QUI