L'astrofisico di Parma che misura il «battito» dell'universo

La metafora è forse un po' ridondante, ma efficace e affascinante: abbiamo misurato il battito dell'universo.

È ridondante anche il plurale, perché in realtà l'impresa è di alcuni team di ricerca internazionali. E nel gruppo americano c'è anche un parmigiano, Michele Vallisneri, 50 anni, che lavora da anni al Nasa Jet Propulsion Laboratory a Pasadena, in California.

Come Michele Vallisneri (figlio di Graziano Vallisneri, a lungo sui banchi del consiglio comunale, tra i fondatori dell’Ulivo a Parma ed ex assessore a Sala Baganza) è arrivato alla Nasa, è presto detto: laurea in fisica nel '97 all'università di Parma, dottorato al California Institute of Technology («Caltech» per gli amici), e poi da lì - visto che la sua tesi era sulle onde gravitazionali - dritto al Jet Propulsion Laboratory, prima con un contratto a termine, dal 2002 al 2005, e poi a tempo indeterminato.

Nel frattempo Michele si è sposato con la parmigiana Elisa Piccio, che lavora all'archivio storico del Caltech («io studio la fisica, lei i fisici», ride Michele), e sono nati Luca, 13 anni, e Clara, 9 anni, già appassionati dello spazio.

Pochi giorni fa, la pubblicazione di un lavoro, frutto di 15 anni di osservazioni del consorzio nord-americano Nano-Grav, finanziato dalla National Science Foundation, e confermate dal gruppo europeo Epta (che utilizza il Sardinia radio telescope e include ricercatori a Cagliari e Milano) e dal gruppo australiano Ppta, che arriva alle stesse conclusioni dell'European pulsar timing array (Epta).

Partiamo dal principio. «Le onde gravitazionali si riferiscono alla gravità e sono oscillazioni dello spazio-tempo che si propagano attraverso l’universo.

Sono generate da oggetti pesanti che si muovono rapidamente, come possono fare i buchi neri, che possono raggiungere velocità vicine a quella della luce», spiega il fisico. I buchi neri che si trovano al centro delle galassie pesano come miliardi di masse solari e hanno le dimensioni del nostro sistema solare. Quando due galassie si fondono in una sola, si formano buchi neri “binari” che ruotano uno intorno all'altro.

Visto che questi buchi neri sono così grossi, o «”supermassicci” - continua Vallisneri - le loro onde gravitazionali oscillano lentamente, circa ogni dieci anni, e la lunghezza di un ciclo dell'onda è di alcuni anni luce. Sono movimenti che si valutano sulla scala del nanohertz, ossia un miliardesimo di hertz».

Un fenomeno simile non si può osservare in laboratorio, con una missione spaziale, e neppure con i rivelatori di onde gravitazionali attivi sulla Terra: Virgo (che si trova vicino a Pisa), Ligo (uno nello stato di Washington e uno in Lousiana) e Kagra (in Giappone), strumenti che osservano solo frequenze comprese tra pochi hertz a diversi kilohertz.

Come misurare allora queste onde «mostruose» che possono darci importanti informazioni? Con le stelle. Le stelle pulsar.

Le pulsar sono stelle di neutroni molto compatte e ruotano a velocità elevatissime – fino a 700 volte al secondo – emettendo fasci di radiazioni che i radiotelescopi intercettano sotto forma di impulsi regolari.

«Le pulsar funzionano come orologi che la generosità della natura ci ha messo a disposizione - dice Vallisneri - Possiamo usare la regolarità dei loro segnali per cercare minuscoli cambiamenti nel loro ticchettio, causati dalle sottili dilatazioni e compressioni dello spazio-tempo provocati da onde gravitazionali provenienti dall'universo lontano. È come se le onde gravitazionali creassero una perturbazione fra noi e i pulsar».

Il risultato di questo nuovo tipo di osservazione «ha portato a verificare la radiazione gravitazionale di fondo in cui tutto l'universo è immerso. Abbiamo scoperto inaspettatamente che i buchi neri sono più massicci di quello che pensavamo. Ma sono possibili spiegazioni alternative del segnale: forse questa radiazione gravitazionale è un lontano eco del big bang, e di quella fase, detta “inflazione”, nella quale l'universo ha avuto un'espansione iperaccelerata che ha scosso lo spazio-tempo», spiega il fisico.

La strada quindi è appena iniziata e il percorso si annuncia lungo. Serviranno ulteriori anni di osservazioni e nuovi telescopi più sensibili. La missione spaziale Lisa, che sarà lanciata nel 2034, produrrà misure complementari di buchi neri un po’ più leggeri (milioni di masse solari).

Per Vallisneri è importante che queste scoperte vengano spiegate al pubblico che le finanzia con le tasse: «Le scoperte scientifiche sono ricchezze culturali che ci offrono una prospettiva di razionalità, speranza, e meraviglia. Bisogna appassionare i giovani, perché l'esplorazione andrà ben oltre l'attuale generazione di ricercatori. Servono nuove leve e una comunità scientifica collaborativa e inclusiva», dice.

Anche per questo il 12 luglio, nella Rocca di Sala Baganza, Vallisneri sarà protagonista di una serata di divulgazione proprio sulle onde gravitazionali. Che potrebbero riservare altre sorprese. «I segnali ancora confusi potrebbero diventare una mappa per capire come si evolvono e si fondono le galassie, come siamo arrivati qui, e quali misteri l'universo ci può ancora svelare», conclude Vallisneri.

Monica Tiezzi