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Onde gravitazionali

2015-09-14
  • Albert Einstein
  • Rainer Weiss
  • Kip Thorne
  • Barry Barish
Osservatorio di onde gravitazionali con rilevatori avanzati e scienziati che analizzano i dati.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

La relatività generale prevede che le masse in accelerazione generino increspature nel tessuto dello spaziotempo chiamate onde gravitazionali. Queste onde si propagano verso l'esterno alla velocità della luce, trasportando energia sotto forma di radiazione gravitazionale. Sono create da eventi cosmici catastrofici come la fusione di buchi neri o stelle di neutroni, che causano la dilatazione e la compressione dello spaziotempo al loro passaggio.

Le onde gravitazionali sono perturbazioni della curvatura dello spaziotempo, generate da masse accelerate, che si propagano come onde dalla loro sorgente alla velocità della luce. Previste da Einstein nel 1916, si distinguono dalle onde elettromagnetiche, che sono oscillazioni di campi *attraverso* lo spaziotempo; le onde gravitazionali sono oscillazioni *dello* spaziotempo stesso. Quando un'onda passa, dilata e comprime lo spazio e qualsiasi oggetto al suo interno, perpendicolarmente alla sua direzione di propagazione. Questo effetto è incredibilmente piccolo. Anche per gli eventi cosmici più violenti, la variazione di distanza su un chilometro è inferiore alla larghezza di un protone, il che rende il rilevamento straordinariamente difficile.

Per decenni, la loro esistenza è stata dedotta solo indirettamente dalla pulsar binaria Hulse-Taylor, il cui decadimento orbitale corrispondeva alle previsioni di perdita di energia tramite radiazione gravitazionale. La prima rilevazione diretta è avvenuta il 14 settembre 2015, da parte del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Il segnale, GW150914, proveniva dalla fusione di due buchi neri di massa stellare a oltre un miliardo di anni luce di distanza. Questa scoperta storica, che le è valsa il Premio Nobel per la fisica nel 2017, ha aperto una nuova finestra sull'universo. L'astronomia delle onde gravitazionali consente agli scienziati di osservare fenomeni invisibili ai telescopi tradizionali, come le fusioni di buchi neri, e di testare la relatività generale in regimi di gravità estremi.

UNESCO Nomenclature: 2211
- Relatività

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Fondamento

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • La teoria della relatività generale di Einstein
  • Le equazioni di Maxwell per le onde elettromagnetiche (a titolo di analogia)
  • Interferometro di Michelson-Morley (come base tecnologica per i rivelatori)

Applicazioni

  • astronomia delle onde gravitazionali, un nuovo modo di osservare l'universo
  • studiare la fusione di buchi neri e stelle di neutroni
  • testare la relatività generale in condizioni estreme
  • sondare l'universo primordiale
  • misurando la costante di Hubble in modo indipendente

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Argomenti correlati: onde gravitazionali, relatività generale, LIGO, spaziotempo, fusione di buchi neri, stella di neutroni, astronomia, interferometro.

Contesto storico

Onde gravitazionali

1994
1997
2002
2015-09-14
1991
1995
2000
2004

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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