11 è la data che ha segnato la svolta: la comunità scientifica rese pubblica la prima osservazione diretta delle onde gravitazionali. Quel segnale, captato il 14 settembre 2015 dagli interferometri LIGO negli Stati Uniti, venne sottoposto a controlli incrociati e analisi indipendenti prima dell’annuncio ufficiale. Da ipotesi teorica è diventato una sorgente osservativa concreta, dando il via a una vera “astronomia che ascolta” l’universo. L’impatto di quella scoperta ha aperto la strada agli studi multimessaggero e, di recente, la ricorrenza è stata celebrata in un incontro all’Ambasciata di Francia in Italia con ricercatori e istituzioni europee impegnate nel futuro della disciplina.
Dalle equazioni alla sfida degli esperimenti Albert Einstein predisse le onde gravitazionali tra il 1916 e il 1918 come soluzioni della relatività generale: onde nello spaziotempo, paragonabili per certi aspetti alle onde elettromagnetiche.
Ma dimostrarne l’esistenza si rivelò un’impresa titanica. Le deformazioni provocate da un’onda gravitazionale hanno ampiezze minime — frazioni infinitesime delle dimensioni di un atomo — e per decenni la tecnologia non fu all’altezza di rilevarle. La teoria progrediva, ma il vero ostacolo fu sperimentale: servivano metodi e strumenti capaci di misurare spostamenti quasi impossibili da distinguere dal rumore ambientale.
Dalle barre ai laser: l’evoluzione degli esperimenti Nei primi decenni del XX secolo la ricerca prese diverse strade. Joseph Weber provò con barre di metallo sensibili alle deformazioni, un approccio pionieristico che però non produsse risultati ripetibili. Il salto qualitativo avvenne quando la comunità si rivolse alla luce: gli interferometri laser trasformano piccolissimi cambiamenti di lunghezza in variazioni di fase della luce, misurabili con molta più precisione.
Lo sviluppo di questi strumenti — a opera, tra gli altri, di Rai Weiss e dei suoi successori — richiese soluzioni ingegneristiche complesse per ridurre il rumore sismico, termico e quantistico che altrimenti avrebbe nascosto i segnali desiderati.
Virgo, LIGO e la rete globale Negli anni Ottanta si consolidò il progetto Virgo, nato dalla collaborazione tra Francia e Italia: un interferometro con bracci lunghi tre chilometri e sospensioni sofisticate — i cosiddetti superattenuatori — pensati per isolare il sistema dalle vibrazioni. La cooperazione tra Virgo e LIGO, formalizzata anche con lo scambio di dati a partire dal 2007, ha trasformato questi strumenti in una rete planetaria. Lavorare insieme ha permesso di verificare i segnali in modo incrociato e di triangolare le posizioni delle sorgenti nel cielo con precisione ben maggiore rispetto a un singolo impianto.
I segnali che hanno cambiato il gioco Il 14 settembre 2015 LIGO rilevò l’onda prodotta dalla fusione di due buchi neri: un evento brevissimo ma potentissimo, che per un istante ha liberato un’energia paragonabile a quella di tutte le stelle visibili messe insieme. Quella osservazione confermò che i buchi neri formano coppie e possono fondersi, offrendo una finestra diretta su fenomeni estremi. Due anni dopo, il 17 agosto 2017, la rilevazione di onde gravitazionali provenienti dalla fusione di due stelle di neutroni fu accompagnata da segnali elettromagnetici osservati da telescopi: un caso emblematico di astronomia multimessaggero. Grazie a quell’evento abbiamo ricavato informazioni decisive sulla formazione degli elementi pesanti — come oro e platino — e migliorato la capacità di localizzare le sorgenti nel cielo.
Astronomia multimessaggero: che cosa cambia Combinare onde gravitazionali e segnali elettromagnetici ha modificato radicalmente il modo di studiare l’universo. Si possono collegare i processi fisici interni degli eventi colti con informazioni osservabili in diverse bande: dall’emissione di luce alle particelle ad alta energia. La sinergia tra reti di rivelatori ha inoltre consentito risposte più rapide e mirate, aumentando la probabilità di identificare i cosiddetti counterpart ottici e di raffinare stime di distanza ed energia.
Verso il terzo passo: l’Einstein Telescope Dopo aver raccolto — a oggi — oltre trecento segnali, la comunità guarda al futuro con progetti di terza generazione. L’Einstein Telescope è pensato per andare oltre i limiti degli strumenti attuali: maggiore sensibilità, accesso a frequenze più basse e capacità di osservare eventi più deboli o più lontani nel tempo. La scelta del sito è cruciale: si stanno valutando aree come Sos Enattos in Sardegna, l’Euregio Mosa-Reno e la Lusazia, confrontando rumore sismico, condizioni antropiche, accessibilità e impatti ambientali. Il progetto è ancora in fase decisionale anche sul design: configurazioni a L doppia o un triangolo sotterraneo presentano pro e contro diversi in termini di localizzazione, operatività e protezione dal disturbo ambientale.
Aspetti tecnici, tempi e impatti I piani prevedono miglioramenti di sensibilità di un ordine di grandezza rispetto agli interferometri attuali e l’estensione della banda osservabile verso frequenze più basse, utili per catturare segnali di lunga durata. Costruzione e gestione comporteranno costi significativi e accordi di finanziamento complessi, che dovranno mettere insieme fondi pubblici e possibili contributi privati. La decisione sul sito e la gestione dei rischi tecnici influenzeranno inevitabilmente tempi e risorse: se i piani saranno rispettati, l’Einstein Telescope potrebbe iniziare a fornire dati entro un orizzonte di circa quindici anni.
Ricadute industriali e scientifiche Un progetto di questa scala stimola catene produttive ad alta specializzazione: componenti ottiche, sistemi di isolamento sismico, infrastrutture civili e servizi locali saranno chiamati a contribuire. Per gli istituti di ricerca europei si tratta di consolidare e ampliare la leadership nell’astronomia delle onde gravitazionali, attirando competenze e investimenti. Sul piano scientifico, l’aumento delle rilevazioni e la qualità dei dati amplificheranno le possibilità di studiare popolazioni di buchi neri, prove di nuove fisiche e, forse, segnali cosmologici antichi come i buchi neri primordiali.
Le prossime mosse Nei mesi a venire si continueranno i monitoraggi geofisici, le valutazioni ambientali e le negoziazioni sui modelli di finanziamento. La selezione definitiva del sito e del design influenzerà le specifiche tecniche e la sensibilità finale dell’interferometro. Quel che è certo è che l’astronomia gravitazionale sta entrando in una nuova fase: dagli esperimenti pionieristici alle reti globali, e infine a infrastrutture di livello europeo, la strada davanti a noi promette scoperte ancora più profonde sull’universo che ci circonda.
