Onde gravitazionali, ascoltato per la prima volta il ronzio perpetuo nell’Universo | Wired Italia

È molto più forte del quanto pensassimo. Si tratta del coro delle onde gravitazionali prodotte da buchi neri supermassicci. Ad ascoltarlo è stato il team di ricercatori del North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) dopo ben 15 anni di accurate osservazioni e di raccolta dati su stelle chiamate pulsar, una sorta di metronomi celesti, in tutta la nostra galassia. La loro rivoluzionaria scoperta è stata appena pubblicata in una serie di articoli scientifici apparsi sulla rivista The Astrophysical Journal Letters.

Le onde gravitazionali più potenti

Le onde gravitazionali descritte nei nuovi lavori sono di gran lunga le più potenti mai misurate: basta pensare che hanno circa un milione di volte più energia delle onde gravitazionali ad alta frequenza rilevate dagli strumenti Ligo e Virgo. La maggior parte di queste gigantesche onde gravitazionali (a bassa frequenza) sono probabilmente prodotte da coppie di buchi neri supermassicci che si muovono a spirale verso collisioni catastrofiche. Tuttavia, nessun esperimento sulla Terra potrebbe mai rilevare onde così colossali ed è per questo che il team si è rivolto alle pulsar, i resti ultra densi di stelle massicce che sono diventate supernove.

Le pulsar agiscono come una sorta di fari stellari, sparando raggi di onde radio dai loro poli magnetici. Mentre le pulsar ruotano rapidamente, centinaia di volte al secondo, quei raggi attraversano il cielo, apparendo così come impulsi ritmici di onde radio che arrivano sulla Terra come un metronomo perfettamente sincronizzato. Quando un’onda gravitazionale passa tra noi e una pulsar, modifica la frequenza delle onde radio, perché, come aveva previsto Einstein, allunga e comprime lo spazio mentre si increspa attraverso l’Universo, cambiando la distanza che le onde radio devono percorrere.

Come un coro

“È come un coro, con tutte queste coppie di buchi neri supermassicci che risuonano a frequenze diverse”, afferma Chiara Mingarelli, tra gli autori della scoperta. “Questa è la prima prova in assoluto per lo sfondo delle onde gravitazionali. Abbiamo aperto una nuova finestra di osservazione sull’Universo”. L’esistenza e la composizione del fondo delle onde gravitazionali, fenomeno a lungo teorizzato, rappresenta quindi una scoperta rivoluzionaria che farà luce su alcune delle questioni più controverse, come il destino delle coppie di buchi neri supermassicci e la frequenza delle fusioni di galassie.

“Il rumore di fondo delle onde gravitazionali è circa il doppio di quello che mi aspettavo”, continua l’esperta. Il volume assordante potrebbe derivare da limiti sperimentali o da buchi neri supermassicci più pesanti e abbondanti. Ma c’è anche la possibilità che qualcos’altro stia generando queste potenti onde gravitazionali, precisa Mingarelli, come i meccanismi previsti dalla teoria delle stringhe. “Questo è solo l’inizio”, commenta l’esperta.

Le possibili origini

Le fonti più probabili del fondo delle onde gravitazionali sono coppie di buchi neri supermassicci giganteschi, intrappolati in una spirale mortale. Quando due galassie si fondono, i loro buchi neri supermassicci possono incontrarsi e iniziare a orbitare l’uno intorno all’altro. Nel corso del tempo, le loro orbite si restringono mentre il gas e le stelle passano tra i buchi neri e “rubano” energia. Alla fine, i buchi neri supermassicci si avvicinano così tanto che lo scambio di energia si ferma. Potrebbero, tuttavia, continuare a emettere energia sotto forma di potenti onde gravitazionali mentre orbitano fino a quando alla fine avviene l’impatto. Poiché le coppie di buchi neri supermassicci si formano a causa delle fusioni di galassie, l’abbondanza delle loro onde gravitazionali aiuterà i cosmologi a stimare la frequenza con cui le galassie si sono scontrate nel corso della storia dell’Universo.