La ricerca, pubblicata su Physical Review Letters, è destinata a rivoluzionare il modo di studiare l’universo. Dopo mesi di attesa e di voci non confermate, l’annuncio ufficiale è arrivato giovedì 11 febbraio, in una conferenza stampa congiunta nelle sedi dei due osservatori che hanno unito le proprie forze in un’unica collaborazione internazionale: VIRGO (Cascina, Pisa) e LIGO (Washington). E’ stato proprio LIGO a captare le flebili perturbazioni del campo gravitazionale provocate dallo scontro di due buchi neri.

Presso la sede del Gran Sasso Science Institute, uno degli istituti Italiani coinvolti nella ricerca, si è svolta la diretta streaming della conferenza stampa, in un’affollatissima aula magna, alla presenza di personalità del mondo scientifico e della politica.

“È un momento emozionante e indimenticabile: ho speso 35 anni della mia vita in queste ricerche”, dichiara il Direttore del GSSI Eugenio Coccia, “ed è meraviglioso avere in un sol colpo osservato le onde gravitazionali e dimostrato l'esistenza dei buchi neri. L'umanità acquista un nuovo senso: d'ora in poi non solo vedremo il cosmo, ma ascolteremo le sue vibrazioni, la sua musica”.

Se finora abbiamo studiato l’universo principalmente grazie alla “vista”, ovvero ai fotoni che ci arrivano dalle stelle, saper captare le onde gravitazionali ci permette di “ascoltare” eventi cosmici finora inaccessibili. Si tratta infatti di increspature nel tessuto dello spazio tempo generate dal movimento di grandi masse, quali buchi neri o stelle di neutroni. Il propagarsi delle onde gravitazionali è simile all’effetto prodotto sulla superficie di un lago dal lancio di un sasso, ma avviene alla velocità della luce, come previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein.

Ci sono voluti 100 anni, e strumenti sempre più grandi e sofisticati, gli interferometri laser, per riuscire a osservare queste impercettibili vibrazioni. L’interferometro LIGO, costituito da due bracci di 4 km l’uno, disposti a formare una L, ha una sensibilità tale da poter rilevare variazioni di lunghezza dell’ordine di un miliardesimo di miliardesimo di metro, una quantità circa venti milioni di volte inferiore alle dimensioni di un atomo di idrogeno.

A questa impresa collettiva hanno collaborato 1004 ricercatori appartenenti a 133 istituzioni scientifiche di tutto il mondo. L’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, di cui il GSSI è centro di studi avanzati, è molto rappresentato e sono del GSSI alcuni tra i più giovani ricercatori coinvolti. Di seguito i nomi degli 8 coautori dell’articolo (in ordine alfabetico):

Lorenzo Aiello (25 anni, Italia)
Eugenio Coccia (59, Italia)
Viviana Fafone (51, Italia)
Imran Khan (25, Pakistan)
Matteo Lorenzini (38, Italia)
Akshat Singhal (24, India)
Shubhanshu Tiwari (26, India)
Gang Wang (30, Cina)

The research, published on Physical Review Letters, accounts for LIGO’s observations of gravitational waves produced by swirling and merging black holes and is expected to revolutionize the study of the Universe. After months of rumors, the official announcement was officially given on Thursday 11th February, in a simultaneous press conference held at the two observatories, LIGO (Washington) and VIRGO (Cascina, Pisa), which merged into one single international collaboration.

The press conference was live broadcast at the Gran Sasso Science Institute, one of the institutions involved in the research, in the crowded main lecture hall hosting not only scientists but also representatives of local institutions.

“This is an exciting and unforgettable moment: I have spent 35 years of my life in this research”, GSSI’s director Eugenio Coccia says. “Detecting gravitational waves and proving the existence of black holes all in once is wonderful. Humanity has now a new sense: from now on we will not only see the cosmos, but also listen to its vibrations, its music.”

So far, we have studied the universe thanks to the “sight”, that is, the photons that come from the stars. Now, the ability to pick up gravitational waves allows us to “listen” to so far unreachable cosmic events. Gravitational waves are indeed ripples in the fabric of spacetime generated by the acceleration of massive objects such as black holes or neutron stars, similarly to the waves produced by throwing a stone into a pond. According to Einstein’s General Relativity, gravitational waves propagate at the speed of light and travel unaltered in the universe.

The observation of these imperceptible vibrations was possible thanks to decades of experimental efforts and extremely advanced machines, laser interferometers. The interferometer LIGO, consisting of two identical 4-km-long legs forming an L, can detect length variations of a billionth of a billionth of meter, a quantity twenty millions times smaller than the size of a hydrogen atom.

The LIGO-VIRGO endeavor involved 1004 researchers belonging to 133 scientific institutions all over the world. The National Institute for Nuclear Physics, which has GSSI as a center for advanced studies, has many among the coauthors. The GSSI contributes with 8 researchers, listed below in alphabetical order, including some of the youngest coauthors of the PRL paper.

Lorenzo Aiello (25 years old, Italy)
Eugenio Coccia (59, Italy)
Viviana Fafone (51, Italy)
Imran Khan (25, Pakistan)
Matteo Lorenzini (38, Italy)
Akshat Singhal (24, India)
Shubhanshu Tiwari (26, India)
Gang Wang (30, China)

Foto di NASA/Tod Strohmayer (GSFC)/Dana Berry (Chandra X-Ray Observatory)