Science, 2 Apr 93, Vol. 260, pg. 26 - Random Samples - Fra il 21 marzo e l’11 aprile la NASA vuole eseguire un esperimento per rivelare le onde gravitazionali sfruttando la contemporanea presenza di diverse sonde spaziali in orbita. Le sonde sono: Galileo in rotta per Giove, Mars Observer in rotta per Marte e Ulisse (NASA ed ESA) in rotta per le regioni polari del sole. Poiché per un breve periodo tutti e tre si troveranno protetti dai disturbi del vento solare potrebbero essere in grado di rivelare la lieve ondulazione dello spaziotempo provocata da onde gravitazionali. Verrà così inviato a tutti un segnale radio di frequenza nota al quale essi risponderanno con un segnale di uguale frequenza. I tre segnali ricevuti a terra dovrebbero essere affetti solo dalla deviazione doppler dovuta al moto delle sonde, ma in presenza di onde gravitazionali sufficientemente intense dovrebbero mostrare deviazioni anomali come dovute ad un’oscillazione in distanza. Si potrebbero rivelare variazioni di distanza di una parte su 10E16 con un periodo di parecchie migliaia di secondi. Per la riuscita dell’esperimento dovrebbe esistere fra la Terra e la galassia di Andromeda una coppia di buchi neri di massa pari ad un milione di soli che orbitano fra di loro.
Science, 30 Apr 93, Vol. 260, pg. 612 - John Travis - Nel febbraio ‘92 la NSF sceglieva in Louisiana e nello stato di Washington i due siti per l’installazione del LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) e successivamente, nell’estate dello stesso anno, il Congresso approvava i primi 39 M$ per passare dal prototipo rivelatore da 40 m alla versione definitiva da 4 km abbastanza grande, a detta dei sostenitori, per avere la prima diretta prova delle onde gravitazionali previste da Einstein. Tuttavia è sorta un’aspra polemica con alcuni critici all’interno dello stesso steering committee del progetto che ha espresso dubbi sull’efficacia del sistema e sul modo di procedere. Il costo totale del progetto di 250 M$ nella presente situazione di mancanza di fondi inasprisce la contesa.
Il sistema LIGO è costituito da due sorgenti laser di potenza coerenti che trasmettono all’interno di due tubi a vuoto lunghi 4 km e fra di loro perpendicolari. I due raggi vengono riflessi indietro e ritornano simultaneamente al rivelatore interferometrico. Una distorsione dello spazio tempo provocata da un’onda gravitazionale provocherà un’immagine di interferenza che darà informazioni sull’intensità, forma e polarizzazione dell’onda gravitazionale. Le variazioni di percorso prodotte sono però infinitesime, di circa 10E-16 cm, milioni di volte più piccole del diametro di un atomo. L’attuale prototipo da 40 m è al limite delle possibilità teoriche; sono necessari inoltre due rivelatori lontani per ridondanza e per avere un’indicazione della direzione di provenienza.
Science, 25 Nov 94, Vol. 266, pg. 1314 - Jeffrey Mervis - La NSF ha riaffermato il suo supporto al progetto LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) dal costo di 365 milioni di US$, il 40% in più di quanto stimato 4 anni fa. Saranno costruiti due sistemi identici da installare a Hanford, Washington, e Livingston, Louisiana. I fisici sperano che i rivelatori siano abbastanza sensibili da misurare onde gravitazionali prodotte da eventi come la collisione di stelle di neutroni.
Science, 10 Jan 97, Vol. 275, pg. 184 - Jürgen Renn - Nel 1936, 60 anni fa, Einstein pubblicò su Science una breve nota intitolata “Lens-Like Action of a Star by the Deviation of Light in the Gravitational Field”. Lo scritto riprendeva una sua nota del 1912 prima che avesse completato la teoria generale della Relatività nel 1915. Altri precedenti contributi sulle lenti gravitazionali furono quello di Eddington nel 1920 che discusse la possibilità di vedere immagini multiple di una stella se vi era interposto un oggetto di grande massa e quello di Chwolson, pochi anni dopo, che fece presente la possibilità di vedere una stella in forma di anello se osservatore, lente e stella si trovavano allineati. Einstein era scettico sulla possibilità di osservare il fenomeno, ma questo fu confermato nel 1979 e da allora è stato oggetto di importanti ricerche di astrofisica.
Science, 21 Apr 2000, Vol. 288, pg. 420 - Robert Irion - Lo scorso novembre sono stati inaugurati ad Hanford, Washington, e Livingston, Luisiana, i due impianti gemelli da 365 milioni di US$ che costituiscono i Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) per la rivelazione delle onde gravitazionali previste da Einstein nel 1916 nell’ambito della Relatività Generale e prodotte da cataclismi cosmici come la collisione di buchi neri o stelle di neutroni e l’esplosione di stelle che distorcono la trama dello spaziotempo. Saranno ancora necessari circa 2 anni per la messa a punto dei sistemi e le prime misure scientifiche, l’operatività è prevista a metà del 2002, ma potrebbero non esserci rivelazioni fino ai miglioramenti di sensibilità previsti entro il 2007. Il LIGO è costituito da due percorsi da 4 km a 90° all’estremità dei quali due specchi riflettono due raggi laser provenienti dalla stessa sorgente che infine si ricombinano dopo aver percorso distanze uguali. Le deformazioni dello spaziotempo provocano variazioni di interferenza che potranno essere fino a poche decine di miliardesimi di una singola frangia, pari a 1/1000 del diametro di un protone. I percorsi di 4 km avvengono nel vuoto entro tubi dal diametro di 1 m e sono allungati mediante due coppie di specchi di silice fusa che riflettono più volte la luce avanti e indietro. Nessuna forza deve agire sugli specchi ad eccezione della gravità e quindi saranno sospesi liberamente con un complesso sistema di molle. Sorgenti di rumore sono quello termico sugli specchi e sulla strumentazione e le fluttuazioni quantistiche del numero di fotoni del raggio laser. I due sistemi LIGO permettono di discriminare i falsi allarmi perché lo stesso segnale deve presentarsi ai due interferometri entro 10 ms, massimo tempo di transito per i 3030 km di distanza fra i due siti. Un altro dispositivo consente di fare contemporaneamente la misura su bracci da 2 km oltre che su quelli da 4 km e di verificare che l’intensità sia nel rapporto 1/2. La probabilità dell’attuale LIGO di rivelare onde gravitazionali fra il 2002 ed il 2004 è di poco superiore al 50%, le migliorie già proposte per il LIGO 2 entro il 2007 consisteranno in un laser più potente, in una cancellazione attiva dei piccoli moti sismici e specchi in cristalli di zaffiro invece che silice e quindi più sordi alle vibrazioni e dotati di migliore conducibilità termica e più adatti ad un laser più potente. Queste migliorie aumenteranno la sensibilità di 15 volte ed aumenterà di 3000 volte il volume dell’universo accessibile alle misure.
Le onde gravitazionali non sono state mai rivelate con certezza, ma esistono prove indirette della loro esistenza, una di queste è l’osservazione, fatta nel 1974 di un sistema binario di due stelle di neutroni ad alta densità, una delle due è una pulsar ed ha permesso di misurare con estrema accuratezza il periodo dell’orbita mutua. I due fisici, Russel Hulse e Joseph Taylor della Princeton University hanno scoperto come le due stelle si stanno avvicinando perdendo energia nello spazio in forma di radiazione gravitazionale; questa scoperta ha fruttato ai due il premio Nobel per la fisica del 1993. Si calcola che le due stelle entreranno in collisione fra 240 milioni di anni, ma gli astrofisici stimano che nella nostra galassia vi siano circa 100 di tali coppie di stelle di neutroni e, se il LIGO riuscisse ad estendere la sua sensibilità per coprire le 1-2 milioni di galassie più vicine, si potrebbe rivelare una di queste collisioni ogni anno; questo è l’obiettivo dei prossimi miglioramenti previsti entro il 2007. La collisione di sistemi binari costituiti da due buchi neri sarebbe molto più violenta, ma nessuno sa quanto queste siano frequenti e quale sarebbe il loro comportamento. Anche sulle esplosioni di supernove non si sa prevedere l’effetto, L’esplosione simmetrica di un oggetto sferico non comporta emissioni di onde gravitazionali, ma molti astrofisici pensano che le esplosioni di supernove siano essenzialmente asimmetriche. Un’altra possibile sorgente di onde gravitazionali è quella di una stella di neutroni rapidamente rotante che assorbe gas da una stella compagna e tende ad aumentare sempre più la sua velocità di rotazione, gli astronomi non hanno misurato più di 300-500 rivoluzioni al secondo e ciò si ritiene sia dovuto all’emissione di onde gravitazionali. L’effetto più affascinante delle onde gravitazionali potrebbe essere il background lasciato nella trama dell’universo dal big bang, simile al Cosmic Microwave Background (CMB). Non si sa se questo potrà essere mai misurato dal LIGO o di suoi successori, ma sarebbe l’immagine di uno stato primordiale quando tutte le forze della natura erano unificate fino a 10E-36 secondi dopo il big bang. Anche la teoria della gravità potrebbe essere influenzata dalle misure; Einstein ha predetto che le onde gravitazionali siano polarizzate ed in questo caso uno dei bracci del LIGO si allungherebbe mentre l’altro si accorcerebbe, ma un’altra teoria ipotizza che lo spaziotempo “respiri” ed ambedue i bracci si allungano e si accorciano insieme, in questo caso i gravitoni avrebbero una piccola massa e la loro velocità di propagazione sarebbe minore di quella della luce. La misura di questa velocità, confrontando l’arrivo di onde gravitazionali con i segni visibili di un cataclisma come quello di emissione di Gamma Ray Burst, darebbe una risposta.
Altri interferometri sono in costruzione in Europa e in Giappone. Il più promettente è il VIRGO italo-francese in costruzione vicino Pisa, Italia, ha i bracci da 3 km, ma è meglio isolato rispetto alle scosse sismiche. Un team tedesco-britannico costruirà il GEO, interferometro da 600 m, ed un gruppo giapponese ha costruito vicino Tokyo un interferometro da 300 m detto TAMA. La rivelazione di onde gravitazionali con tre o più interferometri permetterà di stabilire per triangolazione l’origine della sorgente. Il prossimo passo per misure interferometriche è previsto fra 10 anni con il progetto USA-Europa da 500 milioni di US$ detto LISA (Laser Interferometer Space Antenna) costituito da tre satelliti in orbita lontano dalla Terra in formazione triangolare che si scambieranno un raggio laser. I bracci del LISA saranno lunghi 5 milioni di km ed i vertici del triangolo saranno dei cubi di metallo di 4 cm di lato sospesi nello spazio; la sensibilità sulla deformazione dello spaziotempo sarà di 1/10 di ångström, un milione di volte maggiore di quella del LIGO. Le misure si estenderanno alle onde gravitazionali di lungo periodo fra cui quelle dei sistemi binari di nane bianche della nostra galassia con emissione persistente, le interazioni di buchi neri massivi e la collisione dei nuclei di lontane galassie.
Science, 5 Jan 2001, Vol. 291, pg. 70 - Richard Stone - Alla periferia della città di Kazan, sulle rive del fiume Volga si trovano i laboratori sotterranei dell’Istituto Statale di Ottica Applicata con apparecchiature fra le più avanzate del mondo. Vi sono 12 ambienti, su fondazioni separate per ridurre gli effetti delle vibrazioni sismiche, mantenuti a temperatura costante di 19 °C, sono destinati ad una misura mai provata fino ad ora: rivelare l’effetto della Luna sulla gravitazione terrestre. Il sistema adottato, l’interferometria laser, ha anche un altro obiettivo: quello di rivelare le onde gravitazionali a bassa frequenza prodotte dalle pulsar binarie. In ogni caso il sistema dovrebbe servire come giroscopio per una misura della rotazione terrestre. La rivelazione delle onde gravitazionali compete con altri maggiori progetti internazionali come il VIRGO italiano, il TAMA giapponese, il GO-600 tedesco ed il LIGO degli USA da 365 milioni di US$. Il gruppo di Kazan affronta invece il progetto con un budget di solo 1 milione di US$ e lo chiama Dulkyn, una parola tartara che significa “onda”. Poco si sa per giudicare, ma i responsabili dicono di poter superare i problemi di sensibilità accumulando il segnale nel tempo e ciò è possibile per le onde gravitazionali a bassa frequenza delle pulsar binarie per le quali invece è previsto il progetto LISA europeo-americano basato su tre satelliti nello spazio distanti fra di loro 5 milioni di km. Nel sistema Dulkyn un fascio laser segue un percorso di 5 m con un sistema di specchi mentre un altro fascio derivato dal primo percorre una strada più lunga fra specchi accumulando lo sfasamento per giorni o settimane fino ad essere discernibile. Prima di iniziare l’esperimento delle onde gravitazionali il gruppo affronterà la prova sulla Luna ed il funzionamento come giroscopio o gravimetro che potrebbe avere importanti ricadute in campo geofisico e nelle ricerche petrolifere.
Science, 16 Aug 2002, Vol. 297, pg. 1113 - Robert Irion - L’ultima idea per la rivelazione delle onde gravitazionali è il LISA (Laser Interferometer Space Antenna) che prevede il lancio di tre sonde che si disporranno in orbita intorno al Sole formando un triangolo equilatero di 5 milioni di km di lato e ciascuna misurerà la distanza con le altre due con due laser da 1 W e telescopi di 30 cm traguardando dei cubi metallici sospesi nello spazio all’interno delle sonde. Si dovranno misurare variazioni di 10 picometri (1/10 di ångström) nella deformazione del tessuto dello spaziotempo. Il LISA non sostituirà il LIGO (Laser Interferometer Graviatational-Wave Observatory) installato a terra, ma osserverà un diverso campo dello spettro delle onde gravitazionali a più bassa frequenza come un radiotelescopio vede cose che non può vedere un telescopio ottico. Il LIGO ci si aspetta che rilevi fenomeni improvvisi come le esplosioni asimmetriche di supernove o collisioni fra due stelle di neutroni o buchi neri mentre il LISA è sintonizzato sul rumore di fondo prodotto dal moto di coppie binarie di nane bianche nella nostra galassia o la rotazione di piccoli buchi neri intorno ad altri più grandi. Il LISA costerà da 600 milioni a un miliardo di US$, le tre sonde saranno posizionate sulla stessa orbita della Terra, ma la seguiranno a 50 milioni di km, il piano del triangolo da esse formato formerà un angolo di 60 gradi con il piano dell’orbita e le tre sonde ruoteranno in questo piano. I tre fasci laser creeranno degli spettri di interferenza e questi misureranno le radiazioni gravitazionali il cui periodo varierà da decine a migliaia di secondi. Le tre sonde manterranno la loro posizione esatta nello spazio mediante microthrusters a getti di ioni. Si calcola che potranno vedere facilmente le emissioni di parecchie migliaia di coppie di nane bianche nella nostra galassia con periodi di alcuni minuti, almeno quelle fra loro più vicine, invece le onde di altre 100 milioni di binarie con le distanze più varie formeranno un rumore indistinto; non si conosce inoltre esattamente il numero delle binarie che comprendono stelle di neutroni o buchi neri. Si spera anche di distinguere la caduta di normali buchi neri da 5 a 10 volte la massa del nostro Sole dentro quelli giganteschi al centro delle galassie. Le ultime 10000-100000 orbite di questi buchi neri avvengono in regime relativistico e si dovrebbe distinguere la loro caduta, ma non si sa se la loro frequenza sia tale da poter rivelare questi eventi nella vita del sistema prevista fra 3 e 10 anni. Alcuni suppongono che la frequenza dovrebbe essere di uno ogni anno. Il LISA è un progetto ESA e non si sa di quanto sarà la partecipazione della NASA, ma è nelle sue priorità insieme al progetto Constellation X, una flotta di telescopi a raggi X che lavoreranno coordinati. I rappresentanti ESA suppongono una partecipazione NASA al 50%, ma temono una scarsità di fondi perché la NASA non potrà fare contemporaneamente il LISA ed il Constellation X.
Nel frattempo il LIGO inizierà a funzionare dal 23 agosto prossimo nei siti della Louisiana e dello stato di Washington. Per il momento però i rivelatori hanno un jitter superiore a 100-1000 volte il previsto e solo una supernova vicina potrebbe superare il rumore di fondo. Il problema sta nel rumore del traffico locale ed i migliori risultati si hanno di notte. Si stanno provando nuovi sistemi per sopprimere le vibrazioni e c’è ora una proposta di migliorie da 100 milioni di US$ (Advanced LIGO) per migliori sospensioni, protezioni antivibranti, un’ottica migliore ed un laser più potente. Il programma potrà però partire nel 2006. Gli astronomi però sono stati sempre scettici sul LIGO.
Science, 17 Jan 2003, Vol. 299, pg. 323 - Robert Irion - La scorsa settimana i giornali hanno diffuso la notizia che era stata confermata una previsione dalla Teoria Generale della Relatività, cioè che la gravità si propaga con la velocità della luce. Molti scienziati si aspettano che la prima misura della velocità di propagazione della gravità derivi dall’osservazione delle onde gravitazionali, ma il fisico Kopeikin dell’università del Missuri, in Columbia, ha proposto un’altra strada. Notando che ogni decennio il pianeta Giove passa davanti ad un quasar che è una sorgente radio, ha calcolato che la gravità di Giove deve deflettere le onde radio in modo leggermente diverso a seconda che la gravità si muova alla velocità della luce o istantaneamente come supponeva Newton. L’8 settembre del 2002, quando Giove passò davanti al quasar J0842+1835, è stato monitorato il passaggio con 11 radiotelescopi incluso il Very Long Spaceline Array degli USA. L’analisi ha mostrato che la velocità della gravità è di 1,06 volte quella della luce con un margine di errore del +/-0,21 e quindi si può escludere che la velocità sia infinita. Il risultato è stato contestato dai fisici giapponesi dell’università di Hirosaki che hanno affermato che la prova misurava la velocità della luce e non quella della gravità che produce effetti del secondo ordine molto difficili da rilevare. Kopeikin, a cui è stata rifiutata la pubblicazione dei suoi risultati nell’Astophysical Journal of Letters, protesta dicendo che le osservazioni dei giapponesi sono frutto di un errore di analisi.
Science, 21 Feb 2003, Vol. 299, pg. 1177 - Charles Seife - I fisici del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) stanno cercando segni delle onde gravitazionali che dovrebbero attraversare lo spazio deformando la struttura dello spaziotempo. Lunedì scorso gli scienziati del LIGO hanno presentato i primi risultati delle misure che, pur non avendo segnalato tracce di onde gravitazionali, almeno indicano il superamento di alcuni problemi. I due osservatori gemelli negli stati di Washington e della Louisiana sono costati 365 milioni di US$ e sono formati ciascuno da una coppia di percorsi laser di 4 km fra di loro perpendicolari all’interno di tubi a vuoto ricombinando i quali si dovrebbe scoprire la presenza di onde gravitazionali. Correlando le rivelazioni dei due osservatori si dovrebbe cancellare il rumore locale. Da quando il LIGO ha iniziato a funzionare nell’ottobre 2000 gli esperti hanno combattuto per ridurre il livello di rumore come le vibrazioni sismiche ed i rumori delle seghe nelle foreste della Louisiana. Ora il rumore è di solo un fattore 10 più in alto del livello voluto partendo da un fattore 10000 di 18 mesi fa. Gli interferometri LIGO sono progettati per rivelare le improvvise emissioni provocate dal collasso di stelle morenti o l’effetto di due stelle massive che spiralizzano fra di loro. Il LIGO alla sensibilità presente dovrebbe essere in grado di rivelare questi eventi nella nostra galassia o in quelle satelliti come le nubi di Magellano. La prossima serie di misure inizierà la ricerca delle onde gravitazionali con sensibilità sempre più alta.
Science, 18 Jul 2003, Vol. 301, pg. 293 - Alexander Hellemans and Charles Seife - Durante lo scorso anno una coppia di sensibili rivelatori in punti opposti degli USA hanno cercato di rivelare le oscillazioni dello spaziotempo note come onde gravitazionali. Questi due rivelatori costituiscono il LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory). In competizione c’è ora anche un nuovo sistema europeo, il VIRGO, franco-italiano che sarà inaugurato la prossima settimana a Cascina, vicino Pisa. Mentre il LIGO sta ancora combattendo per aumentare la sensibilità, il VIRGO che è meglio isolato rispetto al rumore sismico potrebbe raggiungere prima l’obiettivo. Il VIRGO, da 75 milioni di US$, è un interferometro di Michelson composto da due condotti perpendicolari da 3 km nel vuoto in cui due raggi laser di un’unica sorgente vengono riflessi 50 volte avanti ed indietro e quindi ricombinati per creare una figura di interferenza. Quando arriva un’onda gravitazionale la variazione dello spaziotempo provoca una differenza in lunghezza dell’ordine di un milionesimo della grandezza di un atomo e questo dovrebbe essere rivelato dalla figura di interferenza. Si pensa che i primi dati potrebbero essere raccolti nella primavera del prossimo anno. Il LIGO invece ha ancora problemi con il rumore sismico e quello dovuto ai tagliatori di alberi delle vicine foreste. La sensibilità è aumentata già di 10 volte, ma è ancora 10 volte al di sotto delle specifiche. Gli astrofisici credono che solo gli eventi astronomici più violenti possono produrre onde gravitazionali rivelabili. Questi eventi includono le supernove, le stelle di neutroni rotanti ed i sistemi binari contenenti pulsar o buchi neri. Questi sistemi binari perdono energia emettendo onde gravitazionali ed i loro componenti si avvicinano sempre più fino a collassare emettendo alla fine un potente impulso gravitazionale. Ci si aspetta che con il massimo di sensibilità si potranno rivelare pochi eventi all’anno. VIRGO e LIGO sono sistemi simili, ma la principale differenza sta su come le ottiche vengono isolate dai rumori esterni. LIGO usa enormi masse e molle, ma questo lo rende sensibile alle vibrazioni ad alta frequenza e gli impedisce di rivelare segnali al di sotto di 60 Hz. Virgo ha minori problemi con il rumore sismico; è stato costruito sopra uno strato di sedimenti alluvionali del fiume Arno, isolante naturale per la microsismicità, ed i suoi specchi ed elementi ottici sono sospesi su sei sistemi di pendoli invertiti accoppiati, che smorzano i moti orizzontali, combinati con sei sistemi di molle e masse che smorzano i movimenti verticali. Questi sistemi richiedono torri alte 10 m per contenerli. L’isolamento dovrebbe consentire di rivelare le onde gravitazionali a frequenze basse fino a 10 Hz e rivelare le binarie nella loro spirale prima del collasso. I ricercatori del LIGO stanno ora lavorando ad una miglioria basata sulle tecniche adottate dal GEO600, un piccolo rivelatore britannico-tedesco vicino ad Hannover, che include un intricato metodo di sospensione degli specchi per ridurre i moti dovuti al rumore termico. Quando il sistema combinato LIGO, VIRGO ed altri come il GEO600 funzioneranno contemporaneamente si potrà localizzare una sorgente se rivelata da almeno tre sistemi; con due rivelazioni se ne determinerà la posizione in un anello; VIRGO inoltre è capace di stabilire anche la polarizzazione delle onde.
Science, 16 Apr 2004, Vol. 304, pg. 375 - Ding Yimin - Gli scienziati cinesi sperano di costruire un impianto sotterraneo che consenta loro di unirsi alla ricerca mondiale delle onde gravitazionali. Il China Einstein Gravitational Wave Observatory (CEGO) si aggiungerà al LIGO degli USA, al VIRGO in Europa, al LISA, il sistema spaziale che sta per essere sviluppato insieme dalla NASA e dall’ESA, e dal DECIGO, un sistema simile sotto analisi della Japan Aerospace Exploration Agency. In Cina il progetto è guidato dal geofisico Tang Keyun dell’Accademia delle Scienze che per un decennio ha inseguito le eclissi solari per scoprire l’esistenza del gravitone cercando una infinitesimale riduzione dell’attrazione solare durante l’allineamento con la Luna. Nel frattempo Tang ha lanciato l’idea di un interferometro sotterraneo a forma di L con un lato di 5 km. Il sistema coprirà un vuoto geografico per facilitare la triangolazione delle misure, funzionerà inoltre a frequenze più basse del LIGO e del VIRGO e sopra quelle del LISA. Essendo sistemato 500 m sottoterra, eliminerà i rumori dovuti alle vibrazioni nella superficie. Il progetto ha interessato gli scienziati USA impegnati nel LIGO, che ha cominciato a funzionare nel 2002, e ci sono offerte per supportare lo sforzo dei Cinesi. Le autorità cinesi procedono però con cautela e vogliono prima uno studio di fattibilità. Il costo previsto è di 75 milioni di US$, poco per gli standard occidentali, ma alto per giustificare questo progetto in confronto ad altri. Tang sostiene la proposta affermando che l’impatto del CEGO sulla scienza di base sarebbe anche maggiore dei voli umani nello spazio.
Science, 6 Mar 2009, Vol. 323, pg. 1299 - Nicolò D’Amico - Una delle conseguenze della teoria della gravità di Einstein è che una coppia di stelle che orbitano producono un’ondulazione dello spazio e quindi delle onde gravitazionali. Queste onde non sono state rivelate direttamente, ma in modo indiretto sono stati misurati con grande accuratezza i loro effetti. Recentemente è stata anche misurata, mediante interferometria a base molto lunga (VLBI), la distanza del sistema di doppia pulsar PSR J0737-3039 A/B. I sistemi di osservazioni delle onde gravitazionali, come LIGO e VIRGO, sono sufficientemente sensibili per rivelare gli impulsi di onde gravitazionali prodotti dalla collisione di stelle orbitanti intorno ad in buco nero, lontani fino a parecchie decine di milioni di anni luce, ma non possono rivelare le onde emesse da una binaria. Di queste si può fare solo una misura indiretta. L’intensità dipende dalla massa delle due stelle, dal loro periodo orbitale e dall’eccentricità e da questi tre parametri si giudica quali sistemi binari sono più relativistici di altri. Le pulsar sono stelle di neutroni con forte campo magnetico che ruotano rapidamente ed emettono fasci di onde radio fortemente collimate che si rivelano come impulsi radio ad ogni giro come quelli di un faro. Data la straordinaria stabilità di questi impulsi, paragonabile a quella dei migliori standard di tempo moderni, una pulsar che orbita intorno ad un’altra stella rappresenta un’accurata referenza per la misura del decadimento del periodo orbitale dovuto all’emissione delle onde gravitazionali. La prova di questo decadimento è stata fornita dalla pulsar PSR B1913+16 ed ha fatto ottenere il premio Nobel a Hulse e Taylor nel 1993. La misura del periodo orbitale in parecchi decenni ha dimostrato che l’orbita si andava sistematicamente stringendo e questo decadimento si accordava con le predizioni della gravità relativistica con un’accuratezza dello 0,2%. Questo non basta ed in questa misura si vuole ottenere una sempre maggiore precisione perché esistono teorie alternative della gravità i cui effetti misurabili hanno differenze marginali rispetto a quelli predetti dalla gravità relativistica. Un maggior numero di sistemi binari relativistici possono fornire misure più accurate. L’attuale gravità relativistica è sufficiente per gli scopi pratici delle misure sui satelliti del sistema solare. Tuttavia le teorie alternative della gravità sono connesse ai modelli fondamentali della natura della materia che hanno implicazioni nella cosmologia e quindi nell’origine, evoluzione e destino dell’universo. Per esempio le teorie alternative possono spiegare meglio la struttura su larga scala dell’universo senza necessariamente richiedere la presenza della materia oscura. Inoltre il tentativo di unificare tutte le forze della natura potrebbe richiedere la modifica delle equazioni della gravità relativistica da cui l’interesse delle pulsar binarie. Il sistema PSR J0737-3039 è il più relativistico trovato fino ad oggi e l’evoluzione dei suoi parametri orbitali può essere misurata con accuratezza senza precedenza. Il sistema si stringe di 7 mm al giorno. C’è bisogno di localizzare il sistema nella nostra galassia determinando con misure accurate la sua distanza ed il moto proprio. Usando la VLBI e stimando in un decennio il decadimento orbitale del sistema può essere misurato con l’accuratezza di 0,01%. Si è trovato anche che la stella di neutroni, compagna della pulsar, è essa stessa una pulsar e si hanno quindi due impulsi che introducono altre condizioni sui parametri del sistema e la gravità relativistica di questo sistema può essere caratterizzato con maggiore accuratezza. Oltre alle incertezza nella localizzazione del sistema nella galassia ci sono le incertezze dei parametri della nostra galassia. Un gran numero di altre pulsar binarie relativistiche si troveranno con l’avvento dello Square Kilometer Array e, localizzandole in zone diverse della galassia, creeranno un potente sistema di prova della gravità che potrà meglio determinare gli effetti non newtoniani della gravità.