Il 14 settembre di dieci anni fa veniva ascoltato sulla Terra il primo 'cinguettio' dall'universo: così i ricercatori di tutto il mondo chiamarono il primo segnale di un'onda gravitazionale quando, cinque mesi più tardi, annunciarono pubblicamente quella scoperta storica. Nel 2017 la scoperta delle onde gravitazionali si aggiudicava il Nobel per la fisica con il premio ai teorici Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne. E' un compleanno da festeggiare e per l'occasione arrivano due ricerche a confermare un teorema fondamentale proposto da Stephen Hawking, il più celebre teorico dei buchi neri. Entrambe sono pubblicate sulla rivista Physical Review Letters.
I ricercatori hanno potuto ascoltare due buchi neri che crescevano mentre si fondevano in uno solo, grazie ai rivelatori Ligo negli Stati Uniti, Virgo dell'Osservatorio Gravitazionale Europeo, al quale l'Italia partecipa con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, e al giapponese Kagra. E' stato così possibile misurare in modo preciso la vibrazione emessa dopo la fusione. L'evento, osservato con una chiarezza senza precedenti, è indicato con la sigla GW250114 (nella quale i numeri indicano la data in cui il segnale delle onde gravitazionali è arrivato a Terra, 14 gennaio 2025) e riguarda una collisione fra due buchi neri con masse da 30 a 40 volte quella del Sole e distanti 1,3 miliardi di anni luce. "Possiamo sentirlo forte e chiaro, e questo ci permette di testare le leggi fondamentali della fisica", dice la fisica del Caltech Katerina Chatziioannou, membro di Ligo e fra gli autori dell'articolo.
I ricercatori hanno potuto determinare che i buchi neri iniziali avevano una superficie totale di 240.000 chilometri quadrati e che l'area finale era di circa 400.000 chilometri quadrati: le misure dimostrato la validità del teorema dell'area dei buchi neri formulato nel 1971 da Hawking, secondo il quale le superfici totali dei buchi neri non possono diminuire. Lo stesso teorema ha contribuito ad aprire la strada alle ricerche sulla gravità quantistica, che punta a unire relatività generale e fisica quantistica. "Se Hawking fosse stato ancora vivo, avrebbe certamente gioito", ha detto Thorne, ricordando che subito dopo la scoperta delle onde gravitazionali Hawking gli telefonò per chiedergli se Ligo avrebbe potuto testare il suo teorema.
In dieci anni sono state osservate circa 300 fusioni di buchi neri, alcune delle quali in attesa di ulteriori analisi e nel periodo di osservazione iniziato a giugno 2023 sono stati circa 230 i segnali candidati a essere fusioni di buchi neri: oltre il doppio di quelli rilevati nei primi tre periodi di osservazione.Sono state inoltre rilevate collisioni fra stelle di neutroni, che nell'agosto 2017 hanno dato il via all'astronomia multimessaggera.
"Con tre o più rivelatori che operano all'unisono, possiamo individuare gli eventi cosmici con maggiore precisione", dice Gianluca Gemme, portavoce di Virgo e dirigente di ricerca dell'Infn. "Le conquiste scientifiche di questi 10 anni stanno innescando una vera e propria rivoluzione nella nostra visione dell'Universo", dice il direttore dell'Osservatorio Gravitazionale Europeo di Cascina Massimo Carpinelli, dell'Università di Milano Bicocca.
Per il futuro uno dei prossimi passi è il progetto europeo Einstein Telescope, che l'Italia si è candidata a ospitare e che prevede di costruire uno o due interferometri sotterranei con bracci lunghi oltre 10 chilometri. Altrettanto ambiziosi sono il progetto americano Cosmic Explorer e l'interferometro spaziale Lisa.
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