Einstein Telescope, la Sardegna candidata per un osservatorio di onde gravitazionali

Dalle Miniere di Sos Enattos, nel comune di Lula, in provincia di Nuoro si studia un osservatorio di onde gravitazionali, un sito molto importante che in questi giorni viene discusso dai Fisici di tutto il mondo.

Il sito di Sos Enattos, una ex miniera metallifera abbandonata, si trova immerso nel Monte Albo, ed è stato dichiarato dall’Unione Europea “sito di interesse comunitario” (SIC), ed è candidato a realizzare un osservatorio per studiare onde gravitazionali, l’Einstein Telescope – ET.

L’osservatorio per operare al meglio delle sue potenzialità, deve essere posto nel sottosuolo, ma anche realizzato in un’area geologicamente stabile e scarsamente abitata: le vibrazioni del suolo (di origine sia artificiale che naturale) possono, infatti, mascherare il debole segnale generato dal passaggio di un’onda gravitazionale.

Che cosa è una onda gravitazionale?

L’onda gravitazionale è una perturbazione dello spaziotempo che si propaga con carattere ondulatorio. Fu prevista nel 1916 nell’ambito della teoria della relatività generale, nella quale l’equazione di campo di Einstein (linearizzata) ammette soluzioni ondulatorie per il tensore metrico, così come avviene per le equazioni di Maxwell riguardo al campo elettromagnetico. Le onde gravitazionali sono quindi a tutti gli effetti una forma di radiazione: al loro passaggio le distanze fra punti dello spazio tridimensionale curvo all’interno del campo gravitazionale si contraggono ed espandono ritmicamente.

Fronti d’onda di particolare intensità possono essere generati da fenomeni cosmici in cui enormi masse variano la loro distribuzione in modo repentino, ad esempio nell’esplosione di supernove o nella collisione di oggetti massivi nello spazio.

Tratto da Wikipedia: https://it.wikipedia.org/wiki/Onda_gravitazionale

Per guidare il progetto, realizzare il sito nella miniera e osservare i processi cosmici con precisione ci vuole un team d’eccellenza, e per l’Italia è guidato da ricercatori dell’Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia (INGV), dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dell’Università degli Studi di Sassari con il supporto e la collaborazione dell’IGEA S.p.A, società mineraria che gestisce il sito.

Lo studio multidisciplinare, a cui hanno partecipato ricercatori dell’INGV (Istituto Nazionale di Geologia e Vulcanologia), dell’INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare), delle Università di Sassari, Padova, Sapienza di Roma, “Federico II” di Napoli, del Gran Sasso Science Institute (GSSI) e dell’European Gravitational Observatory di Pisa, si sono posti l’obiettivo di “caratterizzare sismologicamente il sito di Sos Enattos”, ha dimostrato la sua piena idoneità ad ospitare l’osservatorio.

“Caratterizzare sismologicamente un sito”, spiega Carlo Giunchi, ricercatore dell’INGV:

“significa identificarne il rumore di fondo causato dalle vibrazioni naturali e dall’attività antropica. Abbiamo dunque installato, in collaborazione con l’INFN e l’Università di Sassari, alcuni sismometri presso la miniera di Sos Enattos per analizzare, fin nei valori minimi, l’ampiezza e la frequenza delle vibrazioni e comprenderne le sorgenti principali. Dalle registrazioni effettuate è emerso che ci troviamo in uno dei siti più silenziosi al mondo, caratteristica che lo rende particolarmente adatto per l’installazione del telescopio ET giacché esso solo in tali condizioni massimizza le sue capacità di rilevamento degli eventi cosmici. Inoltre, uno dei sensori installati è entrato a far parte della Rete Sismica Nazionale dell’INGV, che si arricchisce così di una stazione di misura di elevata qualità”.

I risultati dello studio “A Seismological Study of the Sos Enattos Area – the Sardinia Candidate Site for the Einstein Telescope” sono stati appena pubblicati sulla rivista internazionale Seismological Research Letters.

Einstein Telescope (ET) sarà uno strumento ad altissima sensibilità che contribuirà in modo decisivo a migliorare la nostra conoscenza dell’universo e dei processi fisici che lo governano.

A livello mondiale sarà un sito molto importante nell’attività di ricerca nel campo delle onde gravitazionali, dal punto di vista sia scientifico sia infrastrutturale. Pertanto è considerato dalla comunità scientifica europea un progetto strategico ed è sostenuto da diversi Paesi tra cui l’Italia che lo scorso settembre, attraverso il Ministero dell’Università e della Ricerca, lo ha candidato per la prossima Roadmap 2021 di ESFRI European Strategy Forum on Research Infrastructure, il forum strategico europeo che individua quali saranno le future grandi infrastrutture di ricerca su cui investire a livello europeo.

“Lo studio delle onde gravitazionali”, prosegue Luca Naticchioni, ricercatore dell’INFN:

“è molto importante perché permette di far luce su fenomeni cosmici come la fusione di sistemi binari di buchi neri e di stelle di neutroni, fornendo informazioni preziose, tanto per la fisica fondamentale quanto per lo studio dell’evoluzione dell’universo. Questi fenomeni, che avvengono a distanze enormi, provocano perturbazioni nel “tessuto” dello spaziotempo che possono essere osservate da terra mediante interferometria laser con rilevatori estremamente sensibili e complessi.“

Lo studio del sito di Sos Enattos, candidato a ospitare ET, ha coinvolto enti con caratterizzazioni disciplinari differenti ma con interessanti complementarietà, come appunto l’INFN e l’INGV.

“Il passaggio successivo”, aggiunge Domenico D’Urso dell’Università di Sassari: “sarà quello di caratterizzare il sottosuolo del sito in oggetto perché il grande rivelatore di onde gravitazionali sarà costituito da un sistema di gallerie sotterranee disposte a triangolo che ospiteranno degli interferometri laser ad altissima precisione. Queste rilevazioni saranno necessarie per capire come mettere a punto il sistema di gallerie, individuando al contempo le sorgenti del rumore e minimizzare i relativi effetti”.

“Prevediamo infine”, conclude Gilberto Saccorotti dell’INGV, “l’installazione di un grande numero di sismometri che, funzionando come un’antenna, permetteranno di misurare le direzioni di propagazione delle onde elastiche che costituiscono il rumore sismico, per comprendere al meglio i fenomeni che lo generano. La collaborazione posta in essere per questo studio ha prodotto una sinergia eccezionale fra i diversi Enti di Ricerca ed Università, fornendo basi solide per un progetto di ampio respiro e di lunga prospettiva quale ET, ed offrendo, tra l’altro, risultati di immediato utilizzo per il monitoraggio sismico attuato costantemente dall’INGV su tutto il territorio nazionale”.

Fonte: Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)