La Sardegna non ha ancora il telescopio Einstein ma i suoi scienziati già studiano e captano le onde dell’universo

Chiudiamo gli occhi e immaginiamo di trovarci su un materassino cullato dalle onde. Abbiamo colto il senso della scoperta pubblicata in contemporanea su varie riviste come Astronomy and Astrophysics e The Astrophyscal Journal Letters, frutto di 25 anni di osservazioni di 13 telescopi sparsi sulla Terra, fra cui il Sardinia Radio Telescope vicino Cagliari con la collaborazione dell’università di Milano Bicocca.

Prima ancora di sapere se potranno ospitare l’Einstein Telescope, la Sardegna e i suoi scienziati hanno già iniziato a osservare le onde gravitazionali che viaggiano nell’universo. Quelle che gentilmente scuotono la trama dello spazio-tempo in cui viviamo, attraversando in lungo e in largo l’universo e cullandoci come su un’amaca, non hanno in verità un’origine idilliaca.

Nascono da coppie di buchi neri supermassicci – grandi miliardi di volte il Sole – che ruotano l’uno attorno all’altro. Si stima che nell’universo ce ne siano centinaia di migliaia, forse milioni. “E’ una popolazione cosmica particolarmente elusiva che riusciamo a studiare grazie alle onde gravitazionali” dice Marta Burgay, astronoma dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) di Cagliari. “Sono uno dei misteri ancora irrisolti dell’evoluzione dell’universo”.

Buchi neri che vivono in coppia

Questi buchi neri binari (sono chiamati così perché vivono in coppia e hanno orbite legate fra loro) si formano al centro di galassie sul punto di fondersi. La teoria della relatività generale di Einstein prevede che nel loro moto emettano onde gravitazionali ultra lunghe: che oscillano cioè al ritmo di miliardesimi di Hertz e coprono, tra una cresta e l’altra, distanze anche di 10 anni luce.

Anche se la descrizione teorica delle onde gravitazionali si deve a Einstein, più di un secolo fa, la loro osservazione risale al 2015. A osservare la prima oscillazione della trama dello spazio-tempo (causata in genere da un evento cataclismatico da qualche parte nell’universo) furono due antenne negli Stati Uniti (Ligo) e una in Italia: Virgo, che si trova a Càscina, in provincia di Pisa, ed è gestita dagli scienziati dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn).

Finora le antenne gravitazionali come Virgo e Ligo (per il futuro si attende il più evoluto Einstein Telescope, da assegnare o all’Olanda o alla Sardegna) avevano osservato scontri fra buchi neri o fra stelle di neutroni: catastrofi cosmiche talmente possenti da scuotere la trama di spazio-tempo del cosmo.

Un universo ricco di vibrazioni

La scoperta di oggi dimostra invece che tutto l’universo è pervaso da un rumore di fondo di onde lunghe che si intersecano in ogni direzione, ci cullano e fanno – continuamente ma impercettibilmente – restringere e allargare perfino il nostro corpo. Le variazioni di lunghezza captabili da Ligo e Virgo sono piccole come il nucleo di un atomo.

Il direttore del Progetto Nanograv che coordina alcuni dei 13 telescopi, l’astrofisico dell’università dell’Oregon Xavier Siemens, parla di un’“orchestra cosmica di strumenti” che suonano “la musica dell’universo gravitazionale”. Marco Tavani, presidente dell’Inaf, aggiunge che “i risultati di oggi sono straordinari per la loro importanza scientifica. L’astrofisica italiana e l’Inaf sono leader mondiali della grande impresa di esplorazione del cosmo con le onde gravitazionali”.

Per scoprire un’onda gravitazionale attraverso i radiotelescopi tradizionali gli scienziati hanno avuto l’idea di chiedere aiuto alle pulsar. Queste stelle ruotano centinaia di volte al secondo ed emettono pulsazioni radio estremamente regolari.

Gli astronomi le usano come orologi cosmici che non sgarrano il miliardesimo di secondo. Se un’irregolarità veniva registrata da uno dei radiotelescopi, non era perché la pulsar aveva perso un colpo, ma perché un’onda gravitazionale l’aveva attraversata, allontanandola o avvicinandola alla Terra come avrebbe fatto un’onda del mare. Registrando decine di pulsar lontane gli scienziati hanno captato il rumore arcaico e remoto dei frangenti dell’oceano cosmico.