I Viaggi Interstellari Di Kip Thorne

Articolo standard

 

Un genio dei buchi neri con il pallino della fantascienza. Uno scienziato di fama internazionale che ci lascia sognare viaggi interstellari, attraverso i cosiddetti whormholes, i cunicoli spazio temporali che collegherebbero punti distanti dell’Universo. 

Ecco chi è Kip S. Thorne, il fisico statunitense del California Institute of Technology (Caltech), ospite mercoledì 25 maggio della Scuola internazionale di studi superiori avanzati (Sissa) di Trieste, per la settima edizione della Dennis Sciama memorial lecture. L’incontro annuale in memoria del grande cosmologo inglese Dennis Sciama, coordinatore, dal 1982 al 1998 del settore di astrofisica della Sissa, si svolge alle 17.30 alla Stazione Marittima di Trieste. La stessa conferenza, dal titolo Black-Hole Research: A New Golden Age, è in programma per venerdì all’Università di Oxford, in Inghilterra, insieme al collega Stephen Hawking.

Thorne è famoso per i suoi studi sulla possibilità di compiere viaggi interstellari, anche tra i cultori della fantascienza: ha più volte collaborato infatti con il mondo del cinema. Prima come consulente scientifico di Robert Zemeckis per il film Contact (in cui la scienziata Ellie Arroway, interpretata da Jodie Foster, riesce a viaggiare attraverso un tunnel spaziotemporale). Oggi lavora con Steven Spielberg, che l’ha ingaggiato per il suo nuovo movie Interstellar, la cui uscita è prevista per Natale 2014.

La sua altra specialità sono le onde gravitazionali. Proprio Thorne è la mente dietro l’interferometro statunitense LIGO, che ha il suo corrispettivo italiano in VIRGO: lo scienziato è così convinto dell’esistenza delle increspature nello spazio-tempo che ha scommesso con Stephen Hawking che presto sarà possibile rilevarne la traccia.

“La nuova età dell’oro per lo studio dei buchi neri è contraddistinta dall’uso delle simulazioni numeriche e degli interferometri laser, osservatori progettati per rilevare le onde gravitazionali, che sono perturbazioni dello spazio tempo” spiega Thorne, che nel 1984 è stato tra i fondatori del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), progetto che coinvolge gli scienziati del Caltech e del Massachusetts Institute of Technology (MIT) di Boston.

Recentemente, Thorne e i suoi colleghi hanno simulato l’interazione tra due buchi neri e hanno osservato come lo spazio tempo circostante si deformi come la superficie del mare in tempesta. Hanno scoperto che la collisione tra due buchi neri ruotanti produce vortici che generano delle onde gravitazionali rilevabili proprio da osservatori come LIGO e VIRGO. “Si tratta di risultati importanti perché così potremmo riuscire meglio a comprendere i buchi neri, la gravità e la natura dell’universo e a predire le forme d’onda delle onde gravitazionali”, conclude Thorne.

A cura di Daniela Cipolloni

Fonte:  

 http://www.media.inaf.it/2011/05/25/i-viaggi-interstellari-di-kip-thorne/ 

Alla ricerca delle onde gravitazionali primordiali

L'avanzamento nella prossima frontiera dell'astrofisica e della cosmologia dipende dalla nostra capacità di rilevare la presenza di un particolare tipo di onda nello spazio: l'onda gravitazionale primordiale.

Proprio come le increspature nell'acqua in uno stagno, le onde si spostano allungando il tessuto dello stesso spazio, al loro passaggio. Se rilevate, queste deboli e sfuggenti onde potrebbero fornire una visione senza precedenti dei primi momenti della formazione del nostro Universo.

In un articolo apparso nel numero del 21 maggio su Science, il fisico teorico e cosmologo Lawrence Krauss dell'Arizona State University e i ricercatori dell'Università di Chicago e del Fermi National Laboratory hanno esplorato la maggior parte di queste onde, con l'esame della radiazione cosmica a microonde ( CMB).
Nel corso del secolo passato, l'astronomia è stata rivoluzionata grazie all'uso di nuovi metodi per l'osservazione dell'Universo, ma ancora oggi l'origine dell'energia oscura e della materia oscura non sono note. La risposta a questi e altri misteri potrà giungere dall'analisi nei primissimi momenti dell'espansione del Big Bang.

La domanda su come abbia avuto origine l'Universo, provoca da sempre grande fascino ed è l'obiettivo primario per l'ASU Origini Project, presieduto da Krauss.
"Prima di 380.000 anni, l'Universo era opaco alla radiazione elettromagnetica", spiega Krauss, professore nella Scuola ASU dell'esplorazione della Terra e dello Spazio e del Dipartimento di Fisica nel Collegio delle arti liberali e delle scienze. "Prima di esplorare altre volte, abbiamo bisogno di cercare al di fuori dello spettro elettromagnetico. Le onde gravitazionali interagiscono molto debolmente con la materia e quelle prodotte all'inizio del tempo possono farsi strada senza ostacoli fino a noi, oggi, fornendoci una nuova immagine dell'universo primordiale. "

Nel 1916, Albert Einstein aveva previsto l'esistenza delle onde gravitazionali. Basandosi sulla sua teoria della relatività generale, gli oggetti curvano lo spazio intorno a loro. Quando grandi masse si muovono nello spazio, viene generato un disturbo sotto forma di onde gravitazionali, ma a causa della debolezza della gravità, è necessario disporre di cifre astronomiche di materia per generare onde su una scala che potrebbero effettivamente essere rilevabile.
"Immaginate che nello spazio lontano dalla Terra fluttuino al fianco di due specchi a molte miglia di distanza. Se un'onda gravitazionale si fosse propagata nello spazio, si dovrebbe vedere l'aumento della distanza tra i due oggetti e quindi diminuire ritmicamente mentre l'onda passa, in modo quasi impercettibile" spiega Krauss.
"Quando queste onde si propagano in tutto l'Universo diminuiscono di intensità, ma non scompaiono, né rallentano, perché si muovono attraverso la materia essenzialmente senza impedimenti".

"Le onde gravitazionali primordiali e la cosmologia", è stato scritto da Krauss, da Scott Dodelson del Fermi National Laboratory e dell'Università di Chicago e da Stephan Meyer, dell'Università di Chicago. Nel loro articolo su Science, hanno determinato l'esistenza di due fonti principali di onde gravitazionali: l'inflazione subito dopo il Big Bang e le transizioni di fase. Altre fonti possono includere le collisione dei buchi neri o due stelle orbitanti.
Anche se queste increspature dello spazio-tempo sono impercettibili per l'uomo, i rivelatori altamente sensibili come il Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO), con sede a Livingston, Louisiana, sono stati progettati per cercarle.
La radiazione gravitazionale dell'Universo primordiale può essere rilevata indirettamente attraverso il suo effetto sulla polarizzazione della radiazione CMB (radiazione fossile del Big Bang che permea tutto lo spazio). Tuttavia, l'attuale generazione di rivelatori di onde gravitazionali diretto, LIGO inclusa, non ha la sensibilità sufficiente per sondare i segnali di possibili onde gravitazionali primordiali.
"La più grande sensibilità dell'onda gravitazionale primordiale viene dal dal caratteristico disegno di polarizzazione del CMB", dice Krauss. "Se le onde gravitazionali prodotte da una inflazione o da transizioni di fase esistenti è presente con la radiazione cosmica di fondo, saranno rilevabili come polarizzazione sul CMB."
Anche se impegnativa da rilevare, adesso disponiamo della tecnologia sufficientemente, e vale la pena cercarla", secondo Krauss.
"Con il XXI secolo, siamo pronti ad entrare in un nuova era della cosmologia, che ptrebbe fornire una nuova finestra sull'Universo primordiale e sui processi fisici che hanno governato la sua origine e la sua evoluzione", dice Krauss . "Il Satellite Planck dell'Agenzia spaziale europea è stato progettato per rilevare l'immagine del CMB su tutto il cielo, con una sensibilità senza precedenti e con la risoluzione angolare, che fornirà nuovi dati sulla polarizzazione entro i prossimi 3-4 anni e che ci auguriamo ci dia anche l'osservazione diretta delle onde dell'inizio del tempo ".

A cura di Arthur McPaul

Fonte: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/05/100520141216.htm

L'universo dentro un buco nero?

L'universo potrebbe essere nato e continuerebbe ad espandersi all'interno di un buco nero

Il fisico teorico polacco, Nikodem Poplawski, dell'Indiana University, pubblicherà il 12 di aprile, uno studio in cui si ipotizza che l'Universo sarebbe nato da un "wormhole", ovvero un ponte di Einstein-Rosen, che collegherebbe un buco nero e un buco bianco.

Poplawski, partendo dal sistema di coordinate Euclidee, chiamate coordinate isotropiche, descrive un campo gravitazionale di un buco nero modellato dal moto radiale geodesico di una massiccia particella in un buco nero.
Poplawski studiando il moto radiale attraverso l'orizzonte degli eventi di due tipi di buchi neri, lo Schwarzschild e l'Einstein-Rosen, entrambi previsti dalla relatività generale, afferma che gli esperimenti o le osservazioni possono rivelare il moto delle particelle cadute in un attuale buco nero. Ma egli fa anche notare che dalle osservazioni è possibile vedere soltanto l'esterno di un buco nero, mentre per l'interno occorrerebbe che un osservatore entrasse all'interno.

"Questa condizione sarebbe soddisfatta se il nostro universo fosse all'interno di un buco nero esistente a sua volta in un altro mega universo. Siccome la teoria della relatività generale di Einstein non pone un orientamento temporale, se un buco nero si formasse dal collasso gravitazionale della materia nell'orizzonte degli eventi, un processo opposto sarebbe quindi possibile. Questo processo descriverebbe un esplosivo buco bianco in cui la materia riemerge dall'orizzonte degli eventi passato, come un universo in espansione." ci dice.

[Esempio grafico di buco nero e bianco collegati da un ponte di Einstein-Rosen]

Un buco bianco è collegato ad un buco nero da un ponte di Einstein-Rosen bridge (wormhole) ed è ipoteticamente il tempo inverso del buco nero. Il documento di Poplawski suggerisce che tutti i buchi neri e non solo gli Schwarzschild ed Einstein-Rosen, potrebbero avere dei ponti di Einstein-Rosen, ognuno con un universo all'interno che si è formato simultaneamente al buco nero.
"Da ciò si deduce che anche il nostro universo potrebbe essersi formato dentro ad un buco nero esistente in un altro universo" ha affermato.

Continuando lo studio del collasso gravitazionale di sfere di polvere in coordinate isotropiche, e applicando la ricerca corrente ad altri tipi di buchi neri, in cui l'universo sarebbe nato all'interno di buchi neri di Einstein-Rosen, potrebbe evitare i problemi degli scienziati circa la teoria del Big Bang e quella della perdita di informazioni relative al collasso della materia nell'orizzonte degli eventi di un buco nero.
Questo modello in coordinate isotropiche come un buco nero potrebbe spiegare l'origine dell'inflazione del Cosmo, secondo
Poplawski.

A cura di Arthur McPaul

Link: http://www.sciencedaily.com/releases/2010/04/100406172648.htm