La Nuova Sardegna

Il primo uomo a puntare un telescopio per osservare lo spazio è stato Galileo Galilei nel 1609, aprendo la strada alla straordinaria avventura umana che ci ha portato prima a sbarcare sulla luna e poi con le sonde spaziali fino a Marte. Ai grandi telescopi ottici che hanno permesso le prime osservazioni dirette dello spazio si sono via via affiancati strumenti sempre più sofisticati e specializzati. La radiazione visibile è infatti solo una piccola parte dello spettro elettromagnetico e per esplorare i segreti dello spazio è necessario studiare le radiazioni di altre lunghezze d’onda.

Questo ha portato alla costruzione di telescopi che sono sensibili alle onde radio, infrarosse e alla radiazione X. Un esempio di questi è il Radio Telescopio della Sardegna che permette di studiare oggetti stellari caratterizzati da intense emissioni radio, come radiogalassie, quasar e buchi neri. Nonostante gli straordinari passi avanti fatti nella conoscenza dell’universo rimangono ancora molti misteri da risolvere. Tra i più affascinanti vi sono la materia oscura e le onde gravitazionali. L’appassionante caccia alle onde gravitazionali, in particolare, ha coinvolto per lungo tempo ricercatori da tutto il mondo in quella che sembrava un’impresa quasi impossibile. L’esistenza delle onde gravitazionali era stata prevista nella teoria della relatività generale di Einstein.

La natura e la stessa esistenza di queste onde è stata tuttavia a lungo oggetto di dibattito tra i ricercatori, si è a lungo pensato che fossero solo il frutto di un artificio matematico piuttosto che un fenomeno fisico reale. Tutte le teorie infatti devono passare attraverso l’evidenza sperimentale per essere validate e quindi trovare le onde gravitazionali diveniva fondamentale. Il problema è che rilevare le onde gravitazionali è una sfida tecnologica molto complessa, perché hanno una lunghezza d’onda tra i 100 e i 1000 km, e riuscire a captare un’oscillazione di questo tipo è veramente arduo. Altro problema è che queste onde sono prodotte da oscillazioni nella curvatura dello spazio tempo.

Secondo la teoria delle relatività generale (tesi elaborata da Einstein nel 1916) più grande è la massa, maggiore sarà la curvatura e quindi più grande la gravità. Quando una massa si muove nello spazio tempo la curvatura si adatta di conseguenza e in alcune circostanze, come quando due buchi neri collidono, l’accelerazione delle masse causa una distorsione che si espande e si propaga esattamente come le onde sulla superficie dell’acqua. Queste sono le onde gravitazionali e per osservarle è necessario che si verifichi un evento come l’esplosione di una supernova o una fusione di buchi neri che hanno grandi masse. Il 14 settembre 2015 si è verificato esattamente uno di questi eventi che ha generato onde gravitazionali che viaggiando per 1,3 miliardi di anni luce sono arrivate sino a noi.

Questa volta dopo molti tentativi infruttuosi sono state finalmente rilevate grazie a un particolare strumento che permette di studiare le onde elettromagnetiche: il grande interferometro denominato LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) costruito negli Stati Uniti in cui i segnali laser lungo bracci di quattro km sono stati perturbati dal passaggio delle onde gravitazionali. Una distorsione di circa un decimilionesimo del diametro di un atomo. Questo primo evento registrato è solo l’inizio di uno studio necessario per estendere la nostra comprensione delle teorie fisiche fondamentali che avranno poi ricadute dirette in molte applicazioni. Non avremmo i sistemi di navigazione satellitare senza la teoria della relatività. Il prossimo passaggio sarà la costruzione di interferometri di nuova generazione, che richiedono siti dove le attività umane siano minime.

Per questo il centro della Sardegna è un luogo ideale dove costruire questo tipo di laboratori; il prossimo sarà l’Einstein Telescope, infrastruttura di ricerca europea la cui collocazione verrà decisa entro il 2024. Nel silenzio del sottosuolo della Sardegna speriamo sarà quindi possibile ascoltare i suoni dell’universo.