onde gravitazionali

onde gravitazionali

Perturbazione variabile della curvatura dello spazio-tempo prevista dalla teoria generale della relatività di Albert Einstein. Le onde gravitazionali, che si propagano nel vuoto alla velocità della luce, sono onde trasverse con polarizzazione a due gradi di libertà. Esse alterano temporaneamente la metrica dello spazio-tempo e possono accelerare masse nella stessa direzione di propagazione o parallelamente a essa: proprio sfruttando tale proprietà esse risultano osservabili. Per poter generare onde gravitazionali le sorgenti potenziali devono avere momento di quadrupolo di massa variabile nel tempo. Le onde gravitazionali oscillano con frequenze comprese in un intervallo che va da 10⁻¹⁸ Hz (background stocastico di onde gravitazionali) a 10⁴ Hz (buchi neri stellari). A causa della debolezza della radiazione delle sorgenti reali, le onde gravitazionali non sono finora mai state osservate direttamente. Giove, per es., genera onde gravitazionali in virtù della sua rivoluzione attorno al Sole (con periodo di 12 anni) con una potenza di solo 1 kW, malgrado la sua mole lo renda il pianeta più massivo del Sistema solare, e una lunghezza d’onda di 12 anni-luce. Per la misura diretta delle onde gravitazionali sono oggi attivi vari rilevatori sulla Terra, che si basano sul principio secondo cui masse adiacenti colpite da un’onda gravitazionale sono sottoposte a un’accelerazione relativa. I rilevatori disponibili sono di due modalità. I rilevatori a risonanza usano cilindri di alluminio massivi e registrano onde gravitazionali sfruttando la risonanza del sistema, ma presentano una sensibilità che tende rapidamente a zero fuori dalla regione di risonanza. I rilevatori a interferometria laser, costruiti sulla base dell’interferometro di Michelson, consentono invece una più ampia banda di frequenze di rilevazione. Sebbene finora non siano stati rilevati segnali di intensità accettabile, buoni risultati sono attesi dai rilevatori di nuova generazione, previsti in funzione a breve. In teoria, ogni corpo massivo accelerato rappresenta una sorgente di onde gravitazionali. Tra i processi che potrebbero indicare la presenza di onde gravitazionali misurabili dalla Terra vi è il moto di sistemi binari, supernovae e stelle di neutroni. Dalle analisi numeriche si è visto che l’energia irradiata in forma di onde gravitazionali da una stella che collassa corrisponde a circa l’1% della sua massa. Una prova indiretta della presenza di onde gravitazionali osservabile da Terra può considerarsi anche la diminuzione della frequenza orbitale di una coppia di pulsar (per es. PSR 1913+16).

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