Virgo in breve

Virgo è un gigantesco interferometro laser ideato per rivelare le onde gravitazionali. Virgo e’ stato progettato e costruito da una collaborazione fra il Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) francese e dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) italiano. Virgo si trova presso Cascina, una cittadina vicino a Pisa, sul sito dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) ed è ora sottoposto a profondi miglioramenti da parte di una collaborazione internazionale composta da scienziati francesi, italiani, olandesi, polacchi e ungheresi.

Aerial view of Virgo, looking north

Vista aerea di Virgo (Credits: EGO and The Virgo Collaboration)

Le onde gravitazionali sono una conseguenza della teoria della Relatività Generale, pubblicata da Albert Einstein nel 1915. Sono ondulazioni della trama dello spazio-tempo che si propagano alla velocità della luce, prodotte quando grandi masse vengono accelerate o deformate. Questo avviene in molti fenomeni astrofisici, come le esplosioni di supernovae o le interazioni gravitazionali fra buchi neri o stelle di neutroni.
Le onde gravitazionali sono completamente diverse dalla luce, il principale “messaggero” utilizzato finora per studiare l’Universo, anche se oggi gli scienziati hanno iniziato ad utilizzare altri messaggeri, come i raggi cosmici e i neutrini. Con la prima rivelazione diretta delle onde gravitazionali nel settembre 2015, è stata aperta una nuova finestra sull’Universo, che ci permetterà di sondare gli estremi fenomeni generati dalla gravità. Tutti gli scenari che saranno studiati mediante onde gravitazionali sono così violenti che sono impossibili da riprodurre in laboratorio.

Ma rivelare le onde gravitazionali non è un compito facile. Sono stati necessari più di cinquant’anni di sviluppi tecnologici e sperimentali, condotti da migliaia di scienziati in tutto il mondo, per vedere finalmente le prime onde gravitazionali con gli interferometri nel 2015.

Perchè è cosi difficile catturare le onde gravitazionali? Esse attraversano lo spazio-tempo deformandolo e producendo dei mini “spaziotempo-moti”. In questo spazio-tempo distorto anche i corpi materiali vengono deformati e le distanze si allungano e si accorciano alternativamente. E’ però un effetto veramente piccolo: se un’onda gravitazionale attraversa Virgo, si stima che la lunghezza dei suoi bracci di 3 km vari soltanto di un miliardesimo di miliardesimo di metro, meno di un millesimo del raggio di un protone. Un effetto veramente piccolo che testimonia un violento evento astrofisico avvenuto a migliaia di anni-luce da noi!

Il rivelatore Virgo iniziale ha osservato il cielo fra il 2007 e il 2011 assieme ai due interferometri del Laser Interferometer Gravitational Observatory (LIGO), negli Stati Uniti, a Hanford nel Washingston State e a Livingstone in Louisiana. Attualmente gli interferometri di Virgo e di LIGO sono sottoposti a un profondo programma di miglioramento, durante una lunga interruzione della raccolta di dati. Questo programma spingerà al limite tutte le tecnologie impiegate e migliorerà di dieci volte la sensibilità di Virgo. L’interferometro migliorato, Advanced Virgo, insieme a LIGO, ricomincerà la caccia alle onde gravitazionali nel 2016 con una sensibilità molto migliore di quella dei rivelatori di prima generazione.

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