Vagiti dell’Universo: prima prova diretta delle onde gravitazionali

Per la prima volta dalla loro teorizzazione da parte del genio di Albert Einstein, gli astronomi hanno annunciato di aver acquisito la prima prova diretta delle increspature dello spazio-tempo chiamate onde gravitazionali, che hanno attraversato il nostro universo ai suoi primi stadi nel corso di un periodo esplosivo di crescita chiamato inflazione. Questa è la più forte ma conferma delle teorie di inflazione cosmica, che dicono che l’universo si è espanso di 100 miliardi di miliardi di miliardi di volte in meno di un batter d’occhio.

“Le implicazioni di questa rilevazione fanno vacillare la mente”, ha annunciato Jamie Bock, professore di fisica al Caltech, ricercatore senior presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) e co-leader del progetto. “Stiamo misurando un segnale che viene letteralmente dalla notte dei tempi.”

Il nostro universo esplose in un evento noto come il Big Bang circa 13,8 miliardi anni fa. Alcune frazioni di secondo più tardi lo spazio stesso si strappò, espandendosi in modo esponenziale in un episodio noto come l’inflazione. Segni rivelatori di questo capitolo presto nella storia del nostro universo sono impressi nello spazio siderale in un segnale elettromagnetico che può ancora essere captato e che viene chiamato radiazione cosmica di fondo. Piccole oscillazioni in questa radiazione forniscono gli indizi delle condizioni nell’universo primordiale.

Le piccole fluttuazioni quantistiche sono state amplificate fino a dimensioni enormi dall’espansione inflazionistica dell’universo. Questo processo ha creato onde di densità che hanno creato piccole differenze di temperatura che poi hanno permesso la creazione di galassie e ammassi di galassie.

Ma, come teorizzato, l’inflazione avrebbe anche dovuto produrre onde gravitazionali, increspature nello spazio-tempo che si propagano in tutto l’universo. Le osservazioni del telescopio BICEP2 al Polo Sud ha oggi finalmente dimostrato che le onde gravitazionali sono state create in abbondanza durante i primi anni di inflazione dell’Universo.

Poiché la radiazione cosmica di fondo è una forma di luce, essa presenta tutte le proprietà della luce, tra cui la polarizzazione. Sulla Terra, la luce solare viene diffusa dall’atmosfera e diventa polarizzata, ed è il motivo per cui occhiali da sole polarizzati riescono a ridurre i riflessi. Nello spazio, la radiazione cosmica di fondo fu dispersa dagli atomi presneti nello spazio e presenta una particolare firma di polarizzazione.

Proprio questa “firma” di polarizzazione molto specifica è stata osservata dagli scienziati. “Tale polarizzazione è una firma unica di onde gravitazionali”, dice il co-leader Chao Lin Kuo della Stanford University. “Questa è la prima immagine diretta delle onde gravitazionali attraverso il cielo primordiale”.

Il fisico Alan Guth propose formalmente la teoria inflazionaria nel 1980, quando era uno studente post-dottorato presso lo SLAC, come una modifica della tradizionale teoria del Big Bang. Invece di pensare l’Universo come una palla di fuoco in rapida espansione, Guth teorizzò che l’Universo si gonfiò in modo estremamente rapido da una regione di spazio molto piccola in modo esponenziale in una frazione di secondo. Questa idea ha immediatamente attirato molta attenzione perché potrebbe fornire una soluzione unica per molti difficili problemi della teoria del Big Bang standard.

Questa scoperta è una grande spinta alla teoria inflazionaria del Big Bang, e taglia naturalmente le gambe alle teorie alternative che non prevedono un tale segnale.