Il piano europeo per il gigantesco nuovo rivelatore di onde gravitazionali

È tutt’altro che un affare fatto, ma il piano europeo per costruire un gigantesco nuovo rivelatore di onde gravitazionali, con un design radicalmente differente, ha ricevuto una spinta in avanti recentemente. Il Forum strategico europeo sulle infrastrutture di ricerca (ESFRI), che fornisce consulenza ai governi europei sulle priorità, ha aggiunto come futuro obiettivo l’osservatorio da 1,9 miliardi di euro, chiamato Einstein Telescope, a una tabella di marcia dei grandi progetti scientifici. Gli sviluppatori sperano che la mossa dia loro la convalida politica necessaria per trasformare l’idea del telescopio Einstein, in un progetto.

“Questa non è una promessa di finanziamento, ma dimostra la chiara intenzione di perseguire questo obiettivo”, afferma Harald Lück, fisico delle onde gravitazionali presso l’Università di Leibniz Hannover e il Max Planck Institute for Gravitational Physics e co-presidente del comitato direttivo del telescopio Einstein. “È più un impegno politico.”

Nuovi rivelatori anche negli USA

Anche i fisici statunitensi che studiano le onde gravitazionali hanno accolto con favore l’annuncio. Poiché pensano che possa rafforzare i loro piani di costruire una coppia di rivelatori ancora più grandi del telescopio Einstein, in un progetto chiamato Cosmic Explorer.

I rivelatori di onde gravitazionali percepiscono piccole increspature fugaci nello spazio stesso, quando enormi oggetti astrofisici, come buchi neri, girano insieme e poi si scontrano. Negli ultimi 5 anni, gli scienziati hanno individuato dozzine di coppie di buchi neri che si fondono. Hanno anche individuato le onde gravitazionali – e la spettacolare esplosione – iniziate dalla fusione di una coppia di stelle di neutroni più piccole. I ricercatori hanno annunciato di aver individuato due volte le onde gravitazionali, da un buco nero che ha inghiottito una stella di neutroni.

Giganteschi rilevatori

Per rilevare le onde gravitazionali, i fisici impiegano giganteschi dispositivi ottici a forma di L chiamati interferometri. Usano la luce laser per confrontare le lunghezze del braccio di un interferometro, con una precisione eccezionale e cercano prove che lo spazio si sta allungando più in una direzione rispetto ad un altra. Negli Stati Uniti, LIGO è costituito da interferometri gemelli nello stato della Louisiana e di Washington, ognuno con braccia lunghe 4 chilometri. In Italia, il rilevatore Virgo, ha braccia lunghe 3 chilometri.

Ma gli scienziati vogliono interferometri ancora più grandi e sensibili. LIGO e Virgo possono percepire fusioni di buchi neri a più di 10 miliardi di anni luce di distanza. Ma se gli scienziati avessero rivelatori 10 volte più sensibili, potrebbero individuare fusioni di buchi neri fino al bordo dell’universo osservabile, a 45 miliardi di anni luce di distanza. Per ottenere tale sensibilità, Cosmic Explorer sarebbe costituito da uno o più interferometri a forma di L con bracci di 40 chilometri. Al contrario, il telescopio Einstein sarebbe un triangolo equilatero sotterraneo che ospita un totale di sei interferometri a forma di V (due in ogni angolo) con bracci di 10 chilometri.

Il piano per costruire giganteschi rivelatori entro il prossimo decennio

I fisici negli Stati Uniti e in Europa sperano di costruire i rivelatori entro la metà del prossimo decennio. L’inclusione dell’ESFRI nella roadmap è un primo passo fondamentale verso la realizzazione del Telescopio Einstein. Così afferma Michele Punturo, fisico e direttore della ricerca presso l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare italiano e co-presidente del comitato direttivo del Telescopio Einstein. Nei prossimi 3 o 4 anni, gli sviluppatori di Einstein Telescope realizzeranno il loro design concettuale esistente, per l’osservatorio in un rapporto di progettazione tecnica più dettagliato, afferma Punturo. Ancora più importante, dice, inizieranno il processo di espansione della collaborazione internazionale a sostegno del progetto. Attualmente, il team del telescopio Einstein riceve supporto da Belgio, Italia, Paesi Bassi, Polonia e Spagna.

In effetti, dice sempre Punturo, ESFRI esiste perché il governo centrale europeo, la Commissione europea, non ha un meccanismo di default con cui organizzare e finanziare progetti internazionali così grandi. L’Agenzia Spaziale Europea, l’European Southern Observatory e il CERN, il laboratorio europeo di fisica delle particelle, hanno le loro strutture organizzative uniche, ma nessuna di esse ha le competenze scientifiche necessarie per costruire un osservatorio delle onde gravitazionali. L’ESFRI, che è gestito dal Consiglio europeo ed è composto da rappresentanti delle agenzie nazionali di finanziamento scientifico, mira a contribuire a fissare le priorità per le grandi strutture internazionali in Europa.

Tuttavia, spetta al team del telescopio Einstein sviluppare l’organizzazione che sosterrà il progetto, afferma Punturo. Ad esempio, dice, l’organizzazione potrebbe essere modellata su quella del CERN. L’imprimatur ESFRI sarà vitale per ottenere sostegno e finanziamenti dalle singole nazioni, afferma. “La tabella di marcia dell’ESFRI sta aprendo la fase preparatoria che dovrebbe seguire tutte le fasi tecniche, legali e finanziarie. Al fine di raggiungere il punto in cui possiamo dire: “OK, siamo pronti a procedere!”.