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COLLANA DIRETTA DA ENRICO COSTA ED ENRICO · PDF fileCOLLANA DIRETTA DA ENRICO COSTA ED ENRICO MASSARO La più sublime, la più nobile tra le Fisiche scienze ella è senza dubbio l’Astronomia

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ASTRONOMIA E ASTROFISICADIVULGATIVA

COLLANA DIRETTA DA ENRICO COSTA ED ENRICO MASSARO

Direttore

Enrico M ed Enrico CIstituto Nazionale di Astrofisica

Comitato scientifico

Francesco BUniversit degli Studi di Roma Tor Vergata

Maurizio BUniversit degli Studi di Perugia

Gabriele GUniverist di Bologna Alma Mater Studiorum

Marco SIstituto Nazionale di Astrofisica

ASTRONOMIA E ASTROFISICADIVULGATIVA

COLLANA DIRETTA DA ENRICO COSTA ED ENRICO MASSARO

La pi sublime, la pi nobile tra le Fisiche scienze ella senza dubbio lAstronomia.Luomo sinnalza per mezzo di essa come al di sopra di se medesimo, e giunge aconoscere la causa dei fenomeni pi straordinari.

Giacomo L

Negli ultimi anni si assistito ad una grande crescita di libri dedicatialla descrizione dei primi istanti delluniverso e delle sue complicatepropriet fisiche o alla scoperta di un sempre crescente numero dipianeti in rotazione attorno a stelle vicine.

Gli argomenti trattati nelle ricerche astronomiche spaziano in un pano-rama molto pi ampio, spesso poco noto alla maggioranza dei lettori.Molti dei risultati recenti devono essere confermati ed ampliati e cirichiede un numero sempre pi grande di osservazioni e di accurateanalisi dei dati cos ottenuti. Accade spesso che le tecniche i dettagli diquesti lavori non riescono ad essere descritti come meriterebbero nelristretto spazio di un articolo su rivista.

Questa collana si prefigge di colmare in parte questa lacuna pubblican-do testi che forniscano agli specialisti, come a coloro che affrontanoqueste impegnative ricerche, una documentazione che ne descriva idiversi aspetti.

Ad essi si affiancheranno anche cataloghi e raccolte di dati, un fonda-mentale thesaurus per le ricerche astrofisiche, e testi pi semplici dilivello introduttivo.

La collana si divide in due sezioni: in questa sono ospitati i volumi conun taglio e un orientamento divulgativo.

Andrea Simoncelli

Lera delle onde gravitazionali

Una nuova finestra sulluniverso

Prefazione diLorenzo Amati

Aracne editrice

[email protected]

Copyright MMXVIIIGioacchino Onorati editore S.r.l. unipersonale

[email protected]

via Vittorio Veneto, Canterano (RM)

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I diritti di traduzione, di memorizzazione elettronica,di riproduzione e di adattamento anche parziale,

con qualsiasi mezzo, sono riservati per tutti i Paesi.

Non sono assolutamente consentite le fotocopiesenza il permesso scritto dellEditore.

I edizione: giugno

[email protected][email protected]

a mia moglie Alessandra e ai miei figli Emanuele e Marco,il mio spazio, il mio tempo, il mio universo

Indice

PrefazioneLorenzo Amati

Introduzione

Capitolo ILa forza di gravit

.. La natura della gravit: Einstein vs Newton, .. Approfondi-mento: le potenze di , .. Einstein sotto esame, ... Laprecessione del perielio di Mercurio, ... La deflessione dei raggi lumino-si, ... Il redshift gravitazionale delle frequenze, .. Altri test, .. Le onde gravitazionali, .. Le sorgenti di onde gravitazionali, .. Approfondimento: la prova (indiretta) della loro esistenza, .. Onde gravitazionali vs onde elettromagnetiche, .

Capitolo IILa ricerca sperimentale delle onde gravitazionali

.. Il mitico Gravity Joe, .. La ricerca in Italia, .. Si puntatutto sugli interferometri, .. Gli interferometri gemelli AdvancedLIGO, .. In Italia c Advanced Virgo, .. Tanto rumore, .. Approfondimento: Adalberto Giazotto, .

Capitolo IIILe prime rivelazioni

.. Qualche cinguettio di troppo, .. Una giornata memorabile: febbraio , .. Approfondimento: Marco Drago, il primo fisicoche ha visto le onde gravitazionali, .. Chi il responsabile?, .. Approfondimento: scherzare con la gravit, .. Gli altri even-ti, .. GW, .. GW, .. GW, .. GW, .. Confermati i sistemi binari di buchi neri, .. I teorici ci hanno azzeccato!, .. Sempre pronti a cercare lacontroparte, .. Entra in gioco Virgo in versione potenziata,

Indice

.. Unaltra data storica: ottobre , .. Approfondimento: ilampi gamma, .. Dalle onde gravitazionali alla kilonova, .. Approfondimento: le stelle di neutroni, .. I progenitori deilampi gamma brevi, .. La fabbrica degli elementi pesanti, .

Capitolo IVUn brillante futuro

.. Prospettive future dal suolo, .. Dallo spazio LISA, .. LISA Pathfinder ha detto s, .

Conclusioni

Ringraziamenti

Bibliografia

Sitografia

Prefazione

We did it!

Storia di un amore

L A

Chi si appresta a leggere questo interessante libro dellamico ed esper-to divulgatore scientifico Andrea Simoncelli, magari incuriosito dalrisalto dato dai media alle recentissime scoperte qui raccontate, siaspetta sicuramente di intraprendere un viaggio in unaffascinate edintrigante avventura scientifica. Di quelle che qualsiasi scienziato diogni epoca sogna di vivere e condividere, che alimentano la meravigliadi fronte allincredibile capacit delluomo di esplorare e comprendere,prevedere e misurare, domini della realt che vanno spesso ben oltrelesperienza quotidiana e persino la nostra immaginazione. Ma, inrealt, la secolare vicenda scientifica che va dalla teorizzazione del-lesistenza delle onde gravitazionali allidea e costruzione dei primirivelatori, fino alla rivelazione diretta (settembre ) e alla nascitadellastrofisica multimessaggero con la scoperta delle prime contro-parti elettromagnetiche (agosto ) persino qualcosa di pi: unavera e propria storia damore. Lamore delluomo per la Conoscenza,che per millenni ha spinto donne e uomini di ogni nazione a dedicarela loro vita allo studio della natura, un amore puro e che prescindedalle pur fondamentali ricadute tecnologiche delle loro ricerche. La-more Dantesco che muove il Sole e laltre stelle diventa lamoreche muove luomo verso il Sole e le altre stelle, verso la comprensionedelluniverso e della struttura pi intima e profonda della realt. Equella raccontata qui la storia di un amore dapprima puramente

Dirigente di ricerca dellIstituto Nazionale di Astrofisica presso lOsservatorio diAstrofisica e scienza dello Spazio di Bologna, esperto di lampi gamma e astrofisica relativisti-ca, membro della collaborazione GRAWITA per la ricerca di controparti elettromagnetichedi sorgenti di onde gravitazionali.

Prefazione

platonico, utopico, iniziato con le speculazioni e i dibattiti, basati sullarelativit di Einstein, sulla reale esistenza di queste perturbazioni dellospaziotempo, cos concettualmente affascinanti ma ritenute comple-tamente inaccessibili allosservazione fino ad oltre la met del secoloscorso.

Poi, pian piano, sotto la spinta del progresso tecnologico e dellacapacit visionaria di personaggi fondamentali quali per esempio glistatunitensi Joe Weber, Kip Thorne, Rainer Weiss e Barry Barish(questi ultimi tre premiati col premio Nobel per la Fisica nel )e, in Italia, dei gruppi di ricerca di Edoardo Amaldi e di AdalbertoGiazotto, la disillusione e il senso di utopia si sono trasformati in unlunghissimo corteggiamento. Un corteggiamento dispendioso e alunghi tratti frustrante, ma coronato dopo una sessantina di anni daun successo che, sia ai protagonisti sia ai fisici e astronomi di tutto ilmondo, sembra per certi versi ancora un sogno. Proprio come unamore che, quando sembrava eternamente irraggiungibile, come permagia viene finalmente corrisposto.

E non pensi il lettore che si stia esagerando. Emozione, sogno,magia sono, infatti, le parole pi adatte per descrivere le indimentica-bili sensazioni che il sottoscritto, come centinaia di altri miei colleghimembri del consorzio LIGOVirgo o di team di astrofisici legati adesso da accordi di partnership, ha provato nelle varie fasi della sco-perta. Dal ricevimento della prima mail riservata che annunciava larivelazione da parte di LIGO di un segnale di onde gravitazionali conalta significativit dalla fusione di due buchi neri (settembre ) allesuccessive entusiaste conferme e alla storica conferenza stampa a Wa-shington nella quale il Direttore Esecutivo di LIGO David Reitze, incontemporanea col Prof. Fulvio Ricci di EGO/Virgo a Cascina, davalattesissimo annuncio della scoperta (febbraio ) con un indimen-ticabile e pieno di pathos We have detected Gravitational Waves. Wedid it! .

Dalle successive rivelazioni dello stesso tipo di segnali gravitazionalidurante il fino alla prima rivelazione da parte dellinterferome-tro a leadership italiana Virgo nellagosto e, infine, sempre nellaseconda met dellestate del , alla rivelazione del primo segnalegravitazionale dalla fusione di due stelle di neutroni e della radiazioneelettromagnetica (raggi X e gamma pi luce ottica, infrarossa e onderadio) prodotta dallo stesso cataclisma cosmico.

Prefazione

E poi, ancora, la meraviglia. La meraviglia nel vedere confermateper la prima volta in modo diretto, una dopo laltra, in un incredibilefilotto, tutta una serie di previsioni teoriche che attendevano conferma,o smentita, da decenni, alcune delle quali persino un po specula-tive: lesistenza delle onde gravitazionali (e, dunque, la confermadello spaziotempo Einsteniano); lesistenza dei buchi neri e delle stel-le di neutroni; lesistenza di sistemi binari di buchi neri e di stelle dineutroni che scontrandosi e fondendosi generano un segnale gravi-tazionale esattamente con le caratteristiche previste; la fusione dellestelle di neutroni come sorgenti dei misteriosi lampi di radiazionegamma brevi e come fucine cosmiche capaci di forgiare granparte degli elemen