Le onde gravitazionali potrebbero rivelare quando è iniziato il tempo

Il cosmo è un luogo di misteri insondabili, soprattutto quando si parla delle sue origini. Sebbene disponiamo di strumenti sofisticati per osservare stelle e galassie, i primi istanti dell’Universo rimangono nascosti nell’ombra di un lontano passato. Per squarciare questo velo, gli scienziati si rivolgono a una scoperta relativamente recente: le onde gravitazionali. Queste increspature nello spazio-tempo previste dalla teoria della relatività di Einstein potrebbero darci una nuova prospettiva su questo periodo lontano che non possiamo vedere direttamente.

Cosa sono le onde gravitazionali?

Secondo la teoria della relatività generaleEinsteinoggetti massicci come i buchi neri o le stelle di neutroni distorcono lo spazio-tempo attorno a loro. Quando questi oggetti interagiscono tra loro, creano increspature nello spazio-tempochiamato onde gravitazionali. Queste onde si propagano attraverso l’Universo alla velocità della luce.

Rilevare queste onde è una sfida enorme, perché i loro effetti sono incredibilmente sottili. I moderni rilevatori, come LIGO e Virgo, sono progettati per misurare minuscole variazioni di distanza, inferiori alla dimensione di un atomo, causate dal passaggio di queste onde. Grazie a questi strumenti ad alta precisione, abbiamo potuto osservare eventi cosmici spettacolari, come collisioni di buchi neri e fusioni di stelle di neutroni.

Con questi progressi, gli astronomi ora vogliono utilizzare le onde gravitazionali esplorare i primi istanti dell’universoun periodo che rimane fuori dalla portata dei nostri strumenti di rilevamento della luce.

Andare oltre i confini

Ricordiamo che subito dopo il Big Bang, l’Universo era opaco alla luce, perché era pieno di un denso plasma di particelle cariche. Questo periodo, chiamato l’era della ricombinazione, durò circa 380.000 anni. Fu solo dopo questo periodo che i fotoni poterono muoversi liberamente, dando origine al fondo cosmico a microonde, la prima luce visibile che possiamo osservare oggi. In altre parole, oltre questi 380.000 anni dopo il Big Bang, l’Universo è per noi inaccessibile.

D’altronde le onde gravitazionali hanno potuto viaggiare liberamente fin dai primi istanti. E per una buona ragione, a differenza della luce, non vengono influenzati dalla materia e possono attraversare il cosmo senza essere assorbiti. Ciò significa che queste onde possono fornirci informazioni per periodi di tempo che non potremmo studiare altrimenti.

Un nuovo metodo per esplorare l’Universo primordiale

Recentemente, i ricercatori hanno sviluppato un approccio innovativo per studiare queste onde gravitazionali. Il loro punto di partenza non riguardava direttamente queste strutture, ma la fisica dei plasmi reattori a fusione nucleare. La fusione nucleare, il processo che alimenta le stelle, potrebbe un giorno fornire una fonte di energia pulita e illimitata. Le equazioni che governano il comportamento dei plasmi in questi reattori sono complesse, ma non lo sono condividere somiglianze con quelli che descrivono le onde gravitazionali.

Utilizzando modelli matematici della fisica del plasma, i ricercatori sono stati in grado di adattare le loro equazioni per esplorare come le onde gravitazionali interagiscono con la materia. Questo approccio ha rivelato che le interazioni tra onde gravitazionali e particelle potrebbero fornire preziosi indizi sulle condizioni dell’Universo subito dopo il Big Bang.

Concretamente, i ricercatori hanno scoperto che, pur non proiettando ombre come la luce, le onde gravitazionali possono influenzare la materia in modo misurabile. Studiando come queste onde influenzano la materia e le radiazioni che possiamo osservare oggi, gli scienziati sperano di ottenere informazioni indirette sulle prime fasi dell’universo.

Questo lavoro teorico, pubblicato nel Journal of Cosmology and Astroparticle Physics, è ancora in fase di sviluppo. Le formule matematiche sviluppate finora sono promettenti, ma saranno necessari ulteriori sforzi per ottenere risultati significativi. Il loro obiettivo sarà quello di comprendere come le increspature spazio-temporali interagiscano con la materia primitiva e come queste interazioni possano essere rilevate attraverso le osservazioni attuali.