Il 14 settembre del 2015, gli scienziati di tutto il mondo hanno accolto un evento senza precedenti: il primo ‘cinguettio’ di un’onda gravitazionale, un segnale che ha rivoluzionato la nostra comprensione dell’universo. Questa scoperta, annunciata al pubblico nel febbraio del 2016, ha portato al conferimento del Premio Nobel per la Fisica nel 2017 ai teorici Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne. Quest’anno, in occasione del decimo anniversario di quella storica scoperta, due nuove ricerche pubblicate sulla rivista Physical Review Letters confermano un teorema fondamentale proposto da Stephen Hawking, noto per i suoi studi sui buchi neri.
Le nuove scoperte sui buchi neri
Grazie ai rivelatori LIGO negli Stati Uniti, a Virgo dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo, al quale partecipa l’Italia attraverso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, e al giapponese KAGRA, i ricercatori sono stati in grado di ascoltare due buchi neri fondersi in un unico oggetto. Questo evento, catalogato come GW250114, si riferisce a una collisione avvenuta il 14 gennaio 2025, e ha coinvolto buchi neri con masse comprese tra 30 e 40 volte quella del Sole, situati a circa 1,3 miliardi di anni luce dalla Terra. Katerina Chatziioannou, fisica del Caltech e membro di LIGO, ha dichiarato: “Possiamo sentirlo forte e chiaro, e questo ci permette di testare le leggi fondamentali della fisica”.
Durante le osservazioni, i ricercatori hanno calcolato che la superficie totale dei buchi neri iniziali era di circa 240.000 chilometri quadrati, mentre quella finale, dopo la fusione, ha raggiunto circa 400.000 chilometri quadrati. Queste misurazioni confermano la validità del teorema dell’area dei buchi neri formulato da Hawking nel 1971, secondo cui le superfici totali dei buchi neri non possono diminuire. Questo teorema ha aperto la strada a nuove ricerche sulla gravità quantistica, un campo che cerca di unire la relatività generale con la fisica quantistica. Thorne ha ricordato che Hawking, subito dopo la scoperta delle onde gravitazionali, si era messo in contatto con lui per chiedere se LIGO potesse testare il suo teorema.
Un decennio di osservazioni e scoperte
Negli ultimi dieci anni, gli scienziati hanno osservato circa 300 fusioni di buchi neri, con alcune di queste ancora in fase di analisi. Nel periodo di osservazione iniziato a giugno 2023, sono stati identificati circa 230 segnali candidati a essere fusioni di buchi neri, un numero che rappresenta più del doppio rispetto ai dati raccolti nei primi tre periodi di osservazione. Inoltre, sono state documentate collisioni tra stelle di neutroni, che nel mese di agosto del 2017 hanno dato inizio all’astronomia multimessaggera, un campo che combina osservazioni di onde gravitazionali e segnali elettromagnetici.
Gianluca Gemme, portavoce di Virgo e dirigente di ricerca dell’INAF, ha sottolineato l’importanza della collaborazione tra i rivelatori: “Con tre o più rivelatori che operano all’unisono, possiamo individuare gli eventi cosmici con maggiore precisione”. Massimo Carpinelli, direttore dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo di Cascina e professore all’Università di Milano Bicocca, ha affermato che le conquiste scientifiche degli ultimi dieci anni stanno innescando una vera e propria rivoluzione nella nostra visione dell’universo.
Prospettive future nella ricerca gravitazionale
Guardando al futuro, uno dei progetti più ambiziosi è l’Einstein Telescope, per il quale l’Italia ha presentato la propria candidatura come sede. Questo progetto prevede la costruzione di uno o due interferometri sotterranei con bracci lunghi oltre 10 chilometri. Parallelamente, sono in fase di sviluppo anche il progetto americano Cosmic Explorer e l’interferometro spaziale LISA, entrambi destinati a spingere ulteriormente i confini della ricerca sulle onde gravitazionali e sull’astronomia. Queste iniziative rappresentano un passo significativo verso una comprensione più profonda delle dinamiche dell’universo e delle leggi fisiche che lo governano.
