Questa scoperta inaugura una nuova era nell'astronomia.

(Dan Tri Newspaper) - Dieci anni fa, gli scienziati hanno ascoltato per la prima volta i suoni dell'universo. Questa scoperta ha confermato una previsione cruciale di Einstein e ha inaugurato una nuova era dell'astronomia.

A sinistra: il fisico Albert Einstein, a destra: Carl Knox – esperto di tecnologie creative e visualizzazione scientifica , Swinburne University of Technology, Australia.

Quella fu la prima scoperta delle onde gravitazionali. Dimostrò una previsione chiave della teoria della relatività generale di Einstein. Più recentemente, una nuova scoperta sulle onde gravitazionali ha convalidato una teoria di Stephen Hawking, un altro "gigante" nel campo dell'astronomia.

Che cosa sono le onde gravitazionali?

Le onde gravitazionali sono "increspature" nel tessuto dello spaziotempo che si propagano alla velocità della luce. Sono generate da oggetti massicci che vengono accelerati a velocità estremamente elevate, come la collisione di buchi neri o la fusione di massicci resti stellari chiamati stelle di neutroni.

Queste increspature che si propagano nell'universo sono state osservate direttamente per la prima volta il 14 settembre 2015 da due rivelatori presso l'osservatorio di onde gravitazionali a interferometro laser (LIGO) negli Stati Uniti.

Quel primo segnale, noto come GW150914, ebbe origine dalla collisione di due buchi neri, ciascuno con una massa superiore a 30 volte quella del Sole e situato a più di un miliardo di anni luce dalla Terra.

Questa è stata la prima prova diretta delle onde gravitazionali, esattamente come previsto dalla teoria della relatività di Einstein 100 anni prima. Per questa scoperta, tre scienziati, Rainer Weiss, Barry Barish e Kip Thorne, sono stati insigniti del Premio Nobel per la Fisica nel 2017.

Le simulazioni mostrano che le onde gravitazionali sono generate da due buchi neri che orbitano l'uno intorno all'altro ( Video : MPI).

Centinaia di segnali in meno di un decennio.

Dal 2015, LIGO ha osservato più di 300 onde gravitazionali, insieme al rivelatore italiano Virgo e al giapponese KAGRA.

Solo poche settimane fa, il progetto collaborativo internazionale LIGO/Virgo/KAGRA ha annunciato gli ultimi risultati della sua quarta osservazione, più che raddoppiando il numero di onde gravitazionali conosciute.

Dieci anni dopo la scoperta iniziale, una collaborazione internazionale che include scienziati australiani del Centre for Gravitational-Wave Discovery (OzGrav) dell'Australian Research Council ha recentemente annunciato un nuovo segnale di onde gravitazionali, GW250114.

Questo segnale è una replica quasi perfetta del primo segnale di onde gravitazionali, nome in codice GW150914.

Viene mostrata l'onda gravitazionale osservata GW250114 (LVK 2025). I dati osservati sono visualizzati in grigio chiaro. La curva blu continua rappresenta la forma d'onda teorica che meglio si adatta ai dati, mostrando un'ottima corrispondenza con il segnale osservato.

La collisione tra buchi neri che ha generato GW250114 ha proprietà fisiche molto simili a quelle di GW150914. Tuttavia, grazie ai significativi miglioramenti apportati ai rivelatori di onde gravitazionali negli ultimi dieci anni, il nuovo segnale è visibile in modo molto più chiaro (quasi quattro volte più intenso di GW150914).

È interessante notare che ci permette di mettere alla prova le idee di un altro fisico pioniere: Stephen Hawking.

Anche Hawking aveva ragione.

Oltre 50 anni fa, due fisici, Stephen Hawking e Jacob Bekenstein, formularono una serie di leggi che descrivono i buchi neri.

La seconda legge di Hawking sulla meccanica dei buchi neri, nota anche come teorema dell'area di Hawking, afferma che l'area dell'orizzonte degli eventi di un buco nero deve sempre aumentare. In altre parole, i buchi neri non possono ridursi.

Nel frattempo, Bekenstein ha dimostrato che la superficie di un buco nero è direttamente correlata alla sua entropia (o grado di caos). La seconda legge della termodinamica ci dice che l'entropia deve sempre aumentare: l'universo sta diventando sempre più caotico. Poiché anche l'entropia di un buco nero deve aumentare nel tempo, ne consegue che anche la sua superficie deve aumentare.

Come possiamo mettere alla prova queste idee? Si scopre che le collisioni tra buchi neri sono lo strumento perfetto. L'accuratezza della nuova misurazione permette agli scienziati di eseguire il test più preciso finora realizzato del teorema dell'area di Hawking.

Precedenti esperimenti condotti utilizzando la rilevazione iniziale GW15091 avevano mostrato che questo segnale era coerente con la legge di Hawking, ma non era stato possibile confermarlo in modo definitivo.

I buchi neri sono oggetti sorprendentemente semplici. L'area dell'orizzonte degli eventi di un buco nero dipende dalla sua massa e dalla sua rotazione, gli unici parametri necessari per descrivere un buco nero astronomico. A loro volta, massa e rotazione determinano la forma delle onde gravitazionali.

Misurando separatamente la massa e lo spin dei due buchi neri in collisione e confrontandoli con la massa e lo spin del buco nero finale risultante dalla collisione, gli scienziati sono stati in grado di confrontare l'area superficiale dei due buchi neri in collisione con l'area superficiale del buco nero finale.

I dati mostrano un'ottima concordanza con le previsioni teoriche secondo cui l'area aumenterà, supportando fortemente la legge di Hawking.

Le future osservazioni delle onde gravitazionali ci permetteranno di testare teorie scientifiche ancora più stravaganti e, forse, persino di esplorare la natura delle componenti mancanti dell'universo: la materia oscura e l'energia oscura.

Fonte: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/phat-hien-mo-ra-ky-nguyen-moi-trong-thien-van-hoc-20250930235223429.htm