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Il Telescopio Einstein sarà il rilevatore di onde gravitazionali sotterraneo più sensibile al mondo: un triangolo di 10 chilometri di lato costruito sottoterra in Europa. Ascolterà le collisioni di buchi neri e stelle di neutroni con precisione mai vista, aprendo l'astronomia multimessaggera. LEGGI TUTTO L'ARTICOLO
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Le onde gravitazionali: LIGO e la rivoluzione del 2015
Le onde gravitazionali sono increspature del tessuto spazio-temporale previste da Albert Einstein nella teoria della relatività generale del 1915. Quando masse enormi accelerano violentemente, come durante la fusione di due buchi neri o due stelle di neutroni, producono onde che si propagano alla velocità della luce deformando lo spaziotempo. Queste deformazioni sono infinitesime: una collisione di buchi neri a miliardi di anni luce di distanza produce sulla Terra una distorsione dello spazio equivalente a un miliardesimo del diametro di un atomo. Per quasi un secolo, rilevare queste onde sembrò impossibile. Il 14 settembre 2015, i rilevatori LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) negli Stati Uniti rilevarono per la prima volta un segnale inequivocabile: la fusione di due buchi neri di circa 30 masse solari ciascuno, avvenuta 1,3 miliardi di anni fa. La scoperta valse il Nobel per la Fisica 2017 e aprì una nuova era dell'astronomia: invece di osservare l'universo attraverso luce elettromagnetica, possiamo ora ascoltarlo attraverso le vibrazioni dello spaziotempo stesso.
I limiti di LIGO e Virgo: rumore sismico e sensibilità
LIGO, con i suoi due rilevatori in Louisiana e Washington, e il rilevatore europeo Virgo in Italia vicino Pisa, hanno rilevato finora circa 100 eventi di fusione di buchi neri e stelle di neutroni. Tuttavia hanno limiti significativi. Tutti e tre i rilevatori sono costruiti in superficie e quindi soggetti a rumore sismico: vibrazioni del terreno causate dal traffico, dalle onde oceaniche, dall'attività umana e dai fenomeni geologici. Questo rumore limita la sensibilità alle frequenze gravitazionali più basse. Inoltre, la lunghezza dei bracci degli interferometri (4 chilometri per LIGO, 3 chilometri per Virgo) limita la risoluzione: onde gravitazionali a frequenze molto basse richiedono bracci più lunghi per essere rilevate efficacemente. Questo significa che LIGO e Virgo sono ottimizzati per rilevare fusioni di buchi neri di massa stellare (da 5 a 100 masse solari) ma meno sensibili a fusioni di buchi neri supermassicci (milioni o miliardi di masse solari) che emettono onde a frequenze più basse.
Il Telescopio Einstein: progetto e configurazione a triangolo
Il Telescopio Einstein (Einstein Telescope, ET) è il progetto europeo per un rilevatore di onde gravitazionali di terza generazione, progettato per superare i limiti di LIGO e Virgo. La caratteristica principale è la configurazione a triangolo equilatero con lati di 10 chilometri ciascuno, costruito interamente sottoterra a una profondità di circa 200-300 metri. Questa profondità riduce drasticamente il rumore sismico e le vibrazioni superficiali. Il triangolo ospiterà tre interferometri indipendenti, ciascuno orientato lungo un lato del triangolo, che lavoreranno in modalità sincrona permettendo di triangolare la posizione delle sorgenti con precisione molto superiore ai rilevatori attuali. La lunghezza dei bracci di 10 chilometri, più del doppio di LIGO, aumenterà la sensibilità soprattutto alle basse frequenze. Il Telescopio Einstein sarà capace di rilevare fusioni di buchi neri supermassicci fino agli angoli più remoti dell'universo osservabile.
Tecnologie criogeniche e vuoto ultra-alto
Il Telescopio Einstein utilizzerà tecnologie mai implementate prima in rilevatori di onde gravitazionali. Gli specchi dell'interferometro saranno raffreddati a temperature criogeniche (circa 10-20 Kelvin, cioè da meno 263 a meno 253 gradi Celsius) per ridurre il rumore termico, cioè le vibrazioni casuali degli atomi negli specchi dovute al calore. Questo richiede sistemi di raffreddamento a elio liquido estremamente sofisticati. I tubi dei bracci saranno mantenuti in vuoto ultra-alto, con pressioni dell'ordine di un miliardesimo di Pascal, equivalenti alle condizioni dello spazio interplanetario, per eliminare qualsiasi interferenza dovuta a molecole d'aria residue. I laser utilizzati avranno potenze di centinaia di watt, molto superiori ai 20 watt di LIGO, per aumentare la precisione delle misure interferometriche. Tutto questo richiederà investimenti stimati tra 1,9 e 2,5 miliardi di euro.
La scelta del sito: Euregio Mosa-Reno o Sardegna
Attualmente ci sono due candidati principali per ospitare il Telescopio Einstein. Il primo è l'Euregio Mosa-Reno, la regione di confine tra Belgio, Paesi Bassi e Germania, dove esiste già un'importante tradizione di ricerca scientifica europea e infrastrutture geologiche favorevoli. Il secondo è la Sardegna, dove le miniere dismesse di Sos Enattos nel Nuorese offrono condizioni geologiche ideali: roccia granitica stabile, bassa sismicità naturale, e tunnel già esistenti che potrebbero essere riutilizzati. La decisione finale sul sito dovrebbe essere presa entro il 2025-2026, con l'inizio della costruzione previsto per il 2030 e l'operatività piena attesa per il 2035-2037. La scelta del sito avrà implicazioni non solo scientifiche ma anche economiche e geopolitiche, poiché il Telescopio Einstein diventerà un polo di attrazione per scienziati e tecnologie di frontiera.
Astronomia multimessaggera: onde gravitazionali, luce e neutrini
Il Telescopio Einstein sarà la pietra angolare dell'astronomia multimessaggera, la strategia di osservare lo stesso evento cosmico utilizzando simultaneamente diversi tipi di messaggeri: onde gravitazionali, luce elettromagnetica (dalle onde radio ai raggi gamma), neutrini e raggi cosmici. Questo approccio è già stato dimostrato nel 2017 con l'evento GW170817, la fusione di due stelle di neutroni rilevata sia da LIGO/Virgo (onde gravitazionali) che da telescopi ottici e a raggi gamma (luce). L'evento produsse anche una kilonova, un'esplosione che sintetizzò enormi quantità di elementi pesanti come oro e platino, confermando che le fusioni di stelle di neutroni sono le fucine cosmiche degli elementi più pesanti dell'universo. Il Telescopio Einstein rileverà migliaia di questi eventi ogni anno, permettendo studi statistici sull'evoluzione delle stelle massive, sulla distribuzione della materia oscura, sull'espansione dell'universo e sulla validità della relatività generale in regimi estremi mai testati prima.
Il Telescopio Einstein rappresenta il prossimo grande salto nella nostra capacità di ascoltare l'universo. Se LIGO e Virgo hanno aperto le orecchie dell'umanità alle vibrazioni dello spaziotempo, Einstein le affinerà fino a sentire sussurri cosmici che oggi ci sfuggono. Buchi neri che collidono a miliardi di anni luce, stelle di neutroni che si fondono rilasciando energia equivalente a quella di un miliardo di stelle, forse anche echi del Big Bang stesso: tutto questo diventerà accessibile. E lo faremo ascoltando, non guardando. Perché l'universo non è solo uno spettacolo di luci: è una sinfonia di gravità, e stiamo appena imparando a sentirne le note.
