Onde gravitazionali una questione di ambiente
Il passaggio di onde gravitazionali, previsto cento anni fa da Albert Einstein nella sua teoria della Relatività Generale, è stato registrato da strumenti sensibilissimi. Questo risultato è arrivato dopo 50 anni di studi ed esperimenti che hanno consentito di sviluppare i rivelatori che hanno permesso la scoperta.
Ma cosa sono le onde gravitazionali?
Einstein ha proposto nella sua teoria che lo spazio tempo non rispettasse più la geometria euclidea ma fosse “curvo”. La curvatura è generata dalle masse presenti, ma essa stessa determina la traiettoria delle masse. Un cambiamento di punto di vista radicale rispetto alla forza di attrazione universale enunciata da Newton. Esempi familiari sono il moto in caduta libera o il nostro peso quando poggiamo su un pavimento fisso, il moto della luna attratta dalla Terra o il moto della Terra attratta dal Sole. Prendendo l'ultimo esempio, se il sole cambiasse velocemente posizione, la curvatura in vicinanza della terra dovrebbe modificarsi, ma questo non avviene istantaneamente. La curvatura viaggia “solo” alla velocità della luce e i suoi cambiamenti sono trasportati dalle onde gravitazionali.
Per avere onde gravitazionali di una minima intensità occorrono movimenti veramente violenti da parte di oggetti che abbiano massa di svariate stelle. Fortunatamente per noi tali eventi sono rari e molto lontani, ma in questo modo l'ampiezza dell'onda diventa così piccola da renderne praticamente impossibile l'osservazione. Il passaggio delle onde gravitazionali può essere rivelato osservando lievissimi spostamenti di masse altrimenti completamente immobili. Sono stati necessari decenni di sviluppo nel campo dell'ottica e dell'interferometria per essere in grado di misurare tali spostamenti, meno di un miliardesimo del raggio di un atomo.
Ma questi sforzi sarebbero stati inutili se non fossimo stati in grado di proteggere le masse da influenze terrestri, che possono essere enormemente più grandi degli effetti ricercati. E qui entra l'ambiente nel quale si trova il rivelatore. Confrontate con l'effetto che si vuole vedere, le vibrazioni naturali del terreno sono mille miliardi di volte più grandi, le onde sonore possono indurre spostamenti migliaia di volte più elevati e così per i campi magnetici presenti. Decenni di sviluppo hanno permesso di attenuare gli effetti ambientali fino a permettere la rivelazione delle onde gravitazionali, ma se l'ambiente si deteriorasse, i rivelatori sarebbero assordati e non potrebbero più captare questi flebili segnali. Per capire meglio questi processi che liberano enormi quantità di energia è necessario raccogliere altre informazioni, come immagini dai telescopi, che però devono essere puntati.
I due strumenti LIGO che si trovano negli Stati Uniti, nello stato del Washington e in quello della Louisiana, e Virgo, in Toscana, permettono di ricostruire la direzione di provenienza attraverso una gigantesca triangolazione. Se uno strumento manca, come per l'evento osservato in cui erano in funzioni i due interferometri di LIGO mentre Virgo stava proseguendo con il suo programma di miglioramenti, la posizione nel cielo rimane imprecisa e si perde l'opportunità di puntare telescopi in zone dell'Universo di grande interesse. È quindi importante assicurare la piena funzionalità a tutti gli elementi di questa rete globale, cui si aggiungeranno in futuro strumenti in Giappone e in India.
L'insediamento di Virgo in Toscana, e in particolare con la localizzazione sul territorio del Comune di Cascina, ha rappresentato un notevole impegno da parte delle istituzioni proprio dal punto di vista del contenere rumore sismico, acustico ed elettromagnetico. Questi fenomeni fisici, ovviamente, non rispettano i confini comunali, e la particolare sensibilità di Virgo non è protetta da nessuna normativa.
L'attività di supporto tecnico scientifico di ARPAT in fase di valutazione di impatto ai vari livelli (Valutazione di impatto ambientale, Valutazione ambientale Strategica, Autorizzazione Unica Ambientale) si è dimostrata cruciale per fornire dati oggettivi ed elementi utili alla Regione e alle amministrazioni locali nella scelta di soluzioni che favorissero lo sviluppo del territorio, mantenendo i livelli di rumore e vibrazioni sufficientemente bassi da non perturbare il funzionamento dello strumento.
Conservando queste condizioni sarà possibile continuare ad ascoltare i violenti eventi che scuotono l'universo, anche se arrivano a noi come flebili sussurri.
Onde gravitazionali una questione di ambiente
