Si fa luce sulle onde gravitazionali

Le onde gravitazionali e un’innovativa osservazione che ha aperto una finestra verso un “nuovo mondo” dell’astronomia. Relatività, onde gravitazionali e osservazioni grazie ad interferometri e telescopi. La teoria della relatività ha predetto l’esistenza di oggetti di dimensioni ignote, che gli scienziati devono ancora trovare – lì, da qualche parte nel cosmo. 

I nuovi lavori dei ricercatori dell’Istituto Max Planck per la fisica gravitazionale dell’Istituto Albert Einstein (AEI) indicano che le dimensioni potrebbero influenzare qualcosa che i fisici possono rilevare: le onde gravitazionali. Se questo fosse vero, studiare quelle increspature nello spazio-tempo potrebbe essere la chiave che sblocca il mistero delle dimensioni nascoste.

Lo studio esplora le conseguenze che le dimensioni extra potrebbero avere sulle onde gravitazionali e offre previsioni per sapere se possiamo essere in grado di rilevare i loro effetti. “I fisici hanno cercato dimensioni aggiuntive presso il Large Hadron Collider de CERN, ma finora questa ricerca non ha dato risultati“, ha dichiarato il secondo autore dello studio, il dottor Gustavo Lucena Gómez. “Ma i rilevatori di onde gravitazionali potrebbero essere in grado di fornire prove sperimentali“.

La caccia alle dimensioni extra è una vera e propria sfida per quello che viene messo in gioco. Le piccole dimensioni che sono nascoste a causa della loro portata diminutiva sono una componente fondamentale della teoria della relatività e tra le fonti più probabili per una teoria del funzionamento della gravità quantistica. Gli scienziati hanno perseguito una teoria della gravità quantistica in quanto unificherebbe la relatività generale e la meccanica quantistica – un obiettivo che continua a sfuggire ai fisici. Quella teoria sarebbe parte integrante della nostra comprensione di ciò che accade all’interno dei buchi neri, di come ha funzionato il Big Bang e qualsiasi altro evento che coinvolge distanze minuscole ed enormi masse.

LIGO e le onde gravitazionali

Sin da quando LIGO ha individuato in primo luogo le onde gravitazionali emanate da un binario nero nel settembre del 2015, gli scienziati hanno cercato nuovi modi per espandere il suo utilizzo. LIGO ha aperto una nuova area dell’astronomia, avendo rilevato buchi neri di massa stellare più grandi di 20 masse solari. LIGO ha anche dato vita a LISA, la manifestazione in-space che continuerà a cercare buchi neri supermassivi e altri fenomeni.

La ricerca chiarisce un nuovo ruolo per le osservazioni di LIGO sulle onde gravitazionali: possiamo usare lo strumento non solo per individuare buchi neri, ma anche per approfondire la ricerca e spiegare la gravità stessa. Ad esempio, la relativa forza debole della gravità può essere il risultato di interazioni con dimensioni nascoste. Il team sospetta che le dimensioni nascoste, se esistono, modificherebbero le onde gravitazionali “standard” e causerebbero ulteriori onde superiori a 1.000 Hz. Sembra improbabile che possiamo osservare quest’ultimo fenomeno (e non dalla Terra), ma introdurre più di un rivelatore nel mix potrebbe migliorare le nostre possibilità.

Il team verificherà questa possibilità a partire dalla successiva serie di osservazioni che saranno fatte da entrambi i rilevatori LIGO e dal detector Virgo, partendo dalla fine del 2018. Quindi, si spera in un’immediata scoperta della gravità quantistica. Questi sforzi aumenteranno la capacità di rilevazione di LIGO e gli scienziati sono sicuri di trovare quello che da tempo stanno cercando – e probabilmente anche alcune sorprese.