Cascina (Pisa) – È stato inaugurato oggi, 20 febbraio, allo European Gravitational Observatory (EGO), Advanced Virgo, l’interferometro gravitazionale di seconda generazione, di cui l’Italia con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) è tra i fondatori. Advanced Virgo ha ultimato la fase di costruzione ed è entrato nella fase di tuning-up, in cui sta calibrando e mettendo a punto tutti i suoi strumenti. Nei prossimi mesi sarà pronto a unirsi ai due interferometri statunitensi LIGO: comincerà il primo ciclo di presa dati per fare fisica nel nuovo campo dell’astronomia gravitazionale, aperto un anno fa dalla scoperta delle onde gravitazionali.
“Celebriamo oggi un risultato importante, frutto del lavoro di molti anni”, sottolinea Giovanni Losurdo, ricercatore INFN project leader di Advanced Virgo. “Virgo è cresciuto, - prosegue Losurdo - è diventato un rivelatore di seconda generazione e presto sarà pronto a entrare in network con i due LIGO.” “Inizia un processo che durerà decenni e che porterà a un progressivo miglioramento della nostra capacità di osservare l’universo attraverso le onde gravitazionali: di questo momento storico Virgo è uno dei protagonisti”, conclude Losurdo.
“Un bellissimo esempio di collaborazione-competizione quello di LIGO e Virgo”, sottolinea Fernando Ferroni, presidente dell’INFN. “Ora si stanno completando gli ultimi passi per avere una rete di interferometri che sarà in grado di dirci non solo che da qualche parte dell’universo è successa una catastrofe spettacolare, ma addirittura dove è avvenuta con una buona precisione”. “Lo studio dell’astronomia gravitazionale, complementare a quella fatta con tutti gli altri messaggeri cosmici, oggi vede un nuovo potente strumento entrare in scena”, conclude Ferroni.
“Dal 2011 al 2017 la fisica della gravitazione ha subito un’accelerazione strabiliante: la nascita della collaborazione globale LIGO-Virgo, la costruzione degli interferometri di seconda generazione, la prima rivelazione delle onde gravitazionali, e ora la fine della costruzione di Advanced Virgo”, commenta Federico Ferrini, direttore di EGO. “A breve saremo operativi, insieme ai colleghi di LIGO che attendono con la stessa nostra trepidazione il completamento della messa a punto del nostro interferometro, perché tre macchine sono indispensabili per poter procedere con programmi scientifici veramente significativi, ed esplorare orizzonti ancora incogniti”, conclude Ferrini.
Advanced Virgo è il progetto di potenziamento dell’interferometro Virgo con l’obiettivo di migliorarne la sensibilità di un fattore 10 e, di conseguenza, consentire l’esplorazione di un volume di cosmo 1000 volte maggiore che in precedenza. Dopo 5 anni di lavoro (dal 2012 al 2016) e un investimento di 23,8 milioni di euro, come da previsione di budget, di cui 21,8 finanziati al 50% dall’INFN e dall’altro istituto fondatore, il francese Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS), e 2 milioni dall’olandese Nikhef, Advanced Virgo ha previsto modifiche dell’apparato di ottica con specchi più pesanti e performanti, un’elettronica nuova e più potente, un sofisticato sistema di compensazioni delle aberrazioni, un sistema di isolamento sismico ulteriormente potenziato, sistemi di smorzamento della luce diffusa e un miglioramento del sistema di vuoto. Ora, nella sua configurazione Advanced, Virgo sarà in grado di guardare gli ultimi istanti di vita di una coppia di stelle compatte, come le stelle di neutroni, o di buchi neri che ruotano l’uno attorno all’altro sempre più vicini fino a fondersi in un unico oggetto più massivo, come è accaduto nel caso della prima rivelazione delle onde gravitazionali da parte dei due interferometri statunitensi LIGO, il 14 settembre 2015.
“Le prime osservazioni di eventi di onde gravitazionali da due sistemi di buchi neri hanno inaugurato un nuovo capitolo della fisica fondamentale”, spiega Fulvio Ricci, che guida la collaborazione Virgo. “Con il completamento del progetto Advanced Virgo ora si entra nell’era della nuova astronomia gravitazionale, grazie alle proprietà di localizzazione nel cielo della rete planetaria di rivelatori LIGO-Virgo: si tratta di un nuovo grande salto in avanti verso l’esplorazione del nostro universo”, conclude Ricci.
La storia di Virgo inizia concettualmente alla metà degli anni '80, per iniziare a concretizzarsi poi alla metà degli anni '90, grazie alla fermezza visionaria dei due padri fondatori, Adalberto Giazotto e Alain Brillet, in un progetto finanziato da Italia e Francia. Nel 2000, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e il Centre Nationale de la Recherche Scientifique (CNRS) fondano, infatti, il consorzio italo-francese EGO, European Gravitational Observatory, che ha permesso la costruzione dell'infrastruttura e la realizzazione dell'interferometro Virgo. Nel corso degli anni, i successi scientifici e tecnologici raggiunti dal progetto Virgo sono stati così significativi da attrarre nella collaborazione Virgo gli scienziati di altri 4 Paesi europei: così oggi alla collaborazione Virgo, oltre a INFN e CNRS, partecipano Nikhef (Olanda), Polgraw-Polish Academy of Science (Polonia), Wigner Institute (Ungheria) e Universitat de València (Spagna).
Nel 2007, le collaborazioni scientifiche LIGO (cui fanno capo i due interferometri americani) e Virgo hanno sottoscritto un accordo che prevede la condivisione e lo scambio di soluzioni tecnologiche, il coordinamento nelle campagne di presa dati e la condivisione e l'analisi congiunta dei dati. LIGO e Virgo lavorano quindi come se fossero un'unica collaborazione scientifica globale.
Questa collaborazione è fondamentale, anche perché avere più interferometri attivi in contemporanea permette di risalire alla direzione i provenienza dell'onda gravitazione, e quindi di localizzare la sorgente, e di puntare telescopi di altro tipo per identificare l'eventuale controparte elettromagnetica. Per questo motivo gli interferometri gravitazionali lavorano in rete e operano come se fossero un unico grande esperimento, distribuito in varie parti del pianeta. Oltre ai due LIGO negli Stati Uniti e Virgo in Italia, è in fase di realizzazione l'interferometro KAGRA, in Giappone, che entrerà in funzione nel 2019.
Il successo raggiunto dagli interferometri con la prima rivelazione delle onde gravitazionali da parte di LIGO, scoperta annunciata dalle collaborazioni scientifiche LIGO e Virgo nel corso di due conferenze stampa congiunte da Washington e da Cascina l'11 febbraio 2016, ha permesso di verificare la correttezza di alcune brillanti idee dei pionieri di questi strumenti: in particolare, l'importanza di andare a cercare le onde gravitazionali nella regione di bassa frequenza, idea proprio di Giazotto e Brillet.
La storica scoperta delle onde gravitazionali ha aperto una nuova finestra osservativa sul nostro universo, dando così inizio all’astronomia gravitazionale che ci consente uno straordinario balzo in avanti nelle possibilità osservative del cosmo: è come se finora avessimo guardato il nostro universo attraverso radiografie, mentre ora siamo in grado di farne l'ecografia.
In questa lunga storia di una sfida scientifica e tecnologica che ci ha spinti oltre i limiti delle nostre conoscenze, l'Italia, forte della sua scuola che ha avuto in Edoardo Amaldi uno dei suoi fondatori, e grazie all’impegno dell’INFN e all’eccellenza dei suoi ricercatori, ha dato un contributo fondamentale, riconosciuto a livello internazionale, anche dal fatto che molti scienziati italiani hanno assunto o tuttora ricoprono incarichi di responsabilità.