Viaggiare nello spazio e nel tempo grazie alla scoperta delle onde gravitazionali

L’onda gravitazionale è una deformazione della curvatura dello spaziotempo che si propaga come un’onda. L’esistenza delle onde gravitazionali fu prevista nel 1916 da Albert Einstein come conseguenza della sua teoria della relatività generale, ed è stata confermata sperimentalmente nel 2016.

L’equazione di campo di Einstein (linearizzata), infatti, ammette soluzioni ondulatorie per il tensore metrico, così come avviene per il campo elettromagnetico e leequazioni di Maxwell. Le onde gravitazionali possono essere quindi considerate a tutti gli effetti una forma di radiazione gravitazionale. Al passaggio di un’onda gravitazionale, le distanze fra punti nello spazio tridimensionale si contraggono ed espandono ritmicamente: effetto difficile da rilevare, perché anche gli strumenti di misura della distanza subiscono la medesima deformazione.

Fronti d’onda di particolare intensità possono essere generati da fenomeni cosmici in cui enormi masse variano la loro distribuzione in modo repentino (e con unmomento di quadrupolo non nullo), ad esempio nell’esplosione di supernove o nella collisione di oggetti massivi. Esistono diversi rivelatori di onde gravitazionali, ma in pochi casi è stato possibile interpretare i dati sperimentali in modo chiaro e univoco come passaggio di onde gravitazionali. L’evento più significativo è stato annunciato l’11 febbraio 2016 dal team del rivelatore Advanced LIGO, che ha misurato onde gravitazionali causate dalla collisione di due buchi neri. L’esistenza delle onde gravitazionali fornisce la conferma sperimentale che l’interazione gravitazionale non consiste in un’azione a distanza fra i corpi massivi (come era supposto nel modello newtoniano della gravità), ma implica l’esistenza del campo gravitazionale anche in assenza di materia

Viaggiare nello spazio e nel tempo, tuffandosi nei buchi neri e sfrecciando all’interno di un cunicolo spaziotemporale, un wormhole come quelli immaginati nel film Interstellar: sembra fantascienza, ma molto probabilmente tutto questo “diventa concepibile” dopo la scoperta delle onde gravitazionali. “Si apre un mondo per la ricerca. Anzi, si potrebbero aprire più mondi”, ha detto Salvatore Capozziello, dell’università Federico II di Napoli, ricercatore dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e presidente delle Società Italiana di Relatività Generale e Fisica della Gravitazione (Sigrav).

“Le onde gravitazionali che adesso siamo in grado di intercettare sono direttamente connesse con la struttura degli oggetti che le emettono, vale a dire – ha spiegato l’esperto – posso desumere da un’onda gravitazionale le caratteristiche dell’oggetto che la emette”. Diventa possibile costruire una nuova mappa del cielo: finora avevamo solo quella basata sulla luce visibile, o sui raggi X, o sull’infrarosso, e adesso si può costruire la mappa basata sulle onde gravitazionali.

“E’ appena l’inizio di una lunga storia”, ha rilevato Capozziello, perchè una mappa del genere potrebbe essere fatta di una miriade di oggetti che finora sono stati invisibili. Non solo: finora i buchi neri erano solo oggetti teorici previsti dalla teoria della relatività generale; adesso sono oggetti reali. Ne sono state appena visti due, distanti 1,3 miliardi di chilometri, fondersi in un nuovo buco nero. E’ stato ascoltato il loro suono, ne sono state calcolate dimensioni e distanza. Che cosa significa tutto questo, a che cosa potrebbe servire? Sicuramente sono conoscenze senza precedenti e rivoluzionare, ma potrebbe esserci altro”.

“Sappiamo – ha detto l’esperto – che i buchi neri sono così densi che non emettono luce e che qualsiasi cosa cada al loro interno non può più uscire”. A questo punto bisogna fare i conti con il principio di conservazione dell’energia, per il quale “tutte le grandezze nel buco nero vengono preservate. Vale a dire che tutto ciò che viene ingoiato dal buco nero finisce da un’altra parte a formare un buco bianco”.

All’interno del buco nero si forma un cunicolo spaziotemporale, un wormhole. Anche questi oggetti fantascientifici sono previsti dalle equazioni di Einstein, proprio come le onde gravitazionali. Queste ultime aiuteranno a trovarli, per esempio confermando o meno se il buco nero Sagittarius A che si trova al centro della Via Lattea è in realtà un wormhole, come alcuni calcoli indicano.

Viaggiare al loro interno, ha spiegato, potrebbe deformare l’ordine in cui siamo abituati a vivere passato, presente e futuro. “Tutto questo – ha aggiunto – è pura fisica teorica, ma se un domani si riuscisse a vedere un wormhole, significherebbe aver trovato il modo di viaggiare non solo nello spazio, ma nel tempo”.

Ansa