Onde gravitazionali

Una previsione della relatività generale ha richiesto un secolo per essere verificata: le onde gravitazionali, increspature della metrica dello spazio-tempo che si propagano alla velocità della luce, generate da masse in moto accelerato — in particolare da sistemi binari di buchi neri o di stelle di neutroni che spiraleggiano l’uno verso l’altro fino alla fusione.

La prima rivelazione diretta è del 14 settembre 2015, ottenuta dall’interferometro LIGO con i suoi due rivelatori (a Hanford e a Livingston). L’evento GW150914 (Abbott et al. 2016) corrisponde alla fusione di due buchi neri di circa $30$ masse solari ciascuno, avvenuta a circa $1{,}3$ miliardi di anni luce da noi. La deformazione relativa dello spazio-tempo misurata è dell’ordine di $h \sim 10^{-21}$: su una distanza di $4$ km (la lunghezza delle braccia dell’interferometro), significa uno spostamento $\Delta L \sim 4\cdot 10^{-18}$ m, circa un millesimo del diametro di un protone. La precisione richiesta sembra miracolosa, e infatti il premio Nobel 2017 fu assegnato a Weiss, Barish e Thorne per averla raggiunta.

Relatività generale in tre risultati chiave da ricordare

1. il tempo rallenta in profondità gravitazionali (Pound-Rebka, GPS);
2. sotto $r = r_s = 2GM/c^2$ si formano buchi neri (M87, Sgr A*);
3. lo spazio-tempo si propaga a $c$ tramite onde (LIGO 2015).

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Argomenti: Relatività ristretta Concetti: Legge di gravitazione universale

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