Lo scorso mese Infini.to – Planetario di Torino e Museo dell’Astronomia e dello Spazio “A. Ferrari”  ha inaugurato un nuovo spazio interattivo dedicato allo spazio-tempo e alle onde gravitazionali, realizzato in collaborazione con l’INFN, EGO European Gravitational Observatory, l’INAF Istituto Nazionale di Astrofisica e l’Università di Torino. Il percorso, costruito intorno ad una struttura che ricorda un wormhole, si snoda a partire dalle idee fondamentali della Relatività Generale di Einstein fino alle onde gravitazionali e agli strumenti che permettono di rivelarle. Costruire uno spazio interattivo su temi così astratti è stata una sfida; ne abbiamo parlato con Marco Brusa, fisico e divulgatore al Planetario di Torino.

Come si colloca la progettazione di questo nuovo spazio nel percorso di Infini.to?

Infini.to nasce nel settembre del 2007 come science centre dedicato all’astronomia e allo spazio. Un science centre è un luogo in cui i visitatori sono parte attiva: qui le persone possono “sperimentare” il museo interagendo con installazioni ed esperimenti, e così incuriosirsi ed emozionarsi, farsi delle domande e provare a rispondere nel corso della visita.

Il nostro science centre vive di due ambienti: un museo interattivo, disposto su quattro piani dallo 0 al -3, e un planetario digitale. Durante tutti questi anni di apertura, entrambi gli spazi hanno vissuto diversi rinnovamenti, parziali o totali, con l’obiettivo di renderli più interessanti ed efficaci.

L’area che è stata rinnovata in quest’ultimo intervento si trova al piano -3, la parte del museo dedicata alla cosmologia. In questo spazio c’era già una parete dedicata allo spazio-tempo, con una grafica da leggere e osservare, che volevamo rendere più interattiva. Spazio-tempo e onde gravitazionali non sono elementi facili su cui “mettere le mani”: la sfida è stata quella di mantenere l’interattività del museo anche su questi temi, concependo delle esperienze che vedessero il visitatore al centro di un processo attivo, e non un fruitore passivo di contenuti.

Da cosa nasce la collaborazione con l’INFN e con EGO e come si è sviluppata?

Dato il tema che intendevamo trattare, è stato naturale per noi rivolgerci all’INFN – di cui conoscevamo l’installazione “Curvare lo spazio-tempo”, che era già stata allestita in passato in mostre e festival – e a EGO, che coordina l’attività dell’interferometro Virgo, un osservatorio per le onde gravitazionali che si trova proprio qui in Italia, a Cascina (PI).

L’INFN è uno dei nostri partner scientifici, fin dalle origini di Infini.to, anche grazie alla vicinanza con la Sezione INFN di Torino. In questa collaborazione di lungo corso, abbiamo intessuto una relazione professionale tra il nostro gruppo di lavoro e quello dell’INFN prima e di EGO poi, grazie in particolare a Francesca Scianitti (Responsabile del Public Engagement per l’INFN) e Vincenzo Napolano (Responsabile della Comunicazione di EGO), in un processo virtuoso in cui le persone fanno comunicare le istituzioni.

EGO ha fornito la consulenza per la costruzione del modellino dell’interferometro Virgo, realizzato poi dalla Sezione INFN di Torino, e per l’installazione del software  di “Curvare lo spazio-tempo”, sviluppata dall’INFN. I contenuti di approfondimento sono stati redatti in collaborazione con la Sezione INFN di Torino, in particolare con la preziosa consulenza scientifica dei ricercatori Luca Latronico e Alessandro Nagar.

Come avete deciso di disporre e far interagire nel percorso di visita le nuove installazioni realizzate in collaborazione con INFN e EGO?

Nell’installazione “Curvare lo spazio-tempo” la presenza e i movimenti del corpo delle persone in visita incurvano e alterano la forma del reticolo dello spazio-tempo proiettato sulla parete. L’installazione era stata originariamente concepita come un’esperienza a cavallo tra la scienza e l’arte, in cui obiettivo era quello di affascinare e incuriosire sul tema, e veniva solitamente allestita in stanze immersive dedicate, chiuse e buie. L’ostacolo che abbiamo dovuto affrontare per adattarla agli spazi del nostro museo è rappresentato proprio dalla luce: l’edificio ha infatti una parete vetrata esposta a sud e gli spazi non sono chiusi ma permeabili fra loro.  Questo fa sì che nel corso delle stagioni e della giornata la quantità di luce sia molto variabile, e questo influenza la resa della proiezione.

Abbiamo allora cercato delle soluzioni alternative, provando a rielaborarla. Adesso l’installazione appare come una griglia, proiettata sulla parete accanto alla nuova grafica.  Sulla griglia vengono lanciate in modo casuale delle sferette che viaggiano in linea retta con una velocità fissa e dimensioni differenti.

Quando si volge lo sguardo verso la griglia, una webcam riconosce i volti e associa a ciascun volto un attrattore gravitazionale. In corrispondenza del volto del visitatore, lo  spazio-tempo viene deformato, creando una buca di potenziale gravitazionale. Le sferette, che viaggiavano in linea retta, adesso vengono attratte da questa buca di potenziale e iniziano a interagirvi. Si possono creare così orbite aperte o ellissi, aumentare o diminuire la dimensione della buca di potenziale avvicinandosi o allontanandosi, circolarizzare le orbite o simulare l’effetto di fionda gravitazionale spostandosi lungo la parete.

È un’installazione divertente per i visitatori, che vede tutto il corpo come protagonista, e aiuta a intuire l’idea di fondo pur non raccontandola esplicitamente. Il tutto è corredato da testi  e immagini di approfondimento, che completano la narrazione e preparano per la tappa successiva del percorso. A destra della parte sullo spazio-tempo si apre infatti quella dedicata  alle sue perturbazioni, le onde gravitazionali.

Come si integra in questo spazio il modellino dell’interferometro Virgo?

Ci siamo interrogati a lungo su quali fossero le informazioni utili e i possibili livelli di lettura sull’argomento delle onde gravitazionali, in modo da fornire ai visitatori gli strumenti per capire il modellino dell’interferometro, che si trova all’estrema destra dell’area. Per queste ragioni, abbiamo scelto di raccontare attraverso due monitor interattivi come vengono prodotte le onde gravitazionali e quali effetti hanno sulla Terra e sugli interferometri.

Per il primo monitor abbiamo rielaborato un’installazione che avevamo già testato in un evento di piazza durante la Notte Europea dei Ricercatori. Vengono presentati quattro corpi celesti (la Terra, Marte, una stella di neutroni e un buco nero) che possono essere scelti e fatti interagire in coppie per provare a produrre onde gravitazionali. Una volta selezionati i “contendenti”,  è possibile collocarli nello spazio e orientarne la posizione e velocità iniziali, per poi lasciarli interagire. Una barra sulla sinistra evidenzia l’intensità delle onde gravitazionali generate, mentre nella parte inferiore del monitor viene rappresentato il segnale di onda gravitazionale, il cui profilo in ampiezza è calcolato in diretta.

L’obiettivo è guidare il visitatore a far interagire corpi che possono effettivamente generare onde gravitazionali rilevabili, ossia buchi neri e stelle di neutroni, orientandoli nel modo migliore; quando ciò accade, il risultato è stato raggiunto e l’onda può essere rivelata da un interferometro. Per amplificare visivamente gli effetti, il segnale prodotto dura molto di più che nella realtà ed è accompagnato da un suono.

Lo schermo fornisce anche l’opportunità di approfondire le onde gravitazionali e la loro osservazione con testi e immagini.

La seconda parte dell’interazione a monitor è dedicata agli effetti delle onde gravitazionali, che sappiamo però essere molto piccoli. Come li avete rappresentati?

L’effetto del passaggio di un’onda gravitazionale è una deformazione dello spazio-tempo, che abbiamo manifestato attraverso la deformazione della geometria degli oggetti che ne sono investiti, nei nostri due esempi la Terra e l’interferometro Virgo. Gli effetti mostrati sono amplificati, come viene segnalato ai visitatori, ma questa rappresentazione permette di capire che le deformazioni sono ortogonali rispetto alla direzione di propagazione dell’onda.

Nell’esempio della Terra, il visitatore sceglie un punto nello spazio intorno al pianeta da cui “lanciare” un’onda gravitazionale. Sulla superficie della Terra sono inoltre rappresentati gli interferometri Virgo, LIGO e Kagra.

Nell’esempio che coinvolge l’interferometro Virgo, le onde gravitazionali possono essere “lanciate” nelle due direzioni parallele ai bracci dell’interferometro e in quella orientata trasversalmente: si osserva così sia l’effetto di deformazione trasversale che il fatto che esiste un “angolo cieco” per gli interferometri. Virgo può essere visualizzato da varie angolazioni e se ne possono approfondire le parti, nonché osservare uno schema ottico che mostra come cambia la figura di interferenza al passaggio delle onde gravitazionali.

Anche in questo caso sono presenti testi di supporto che approfondiscono i vari aspetti della rivelazione delle onde gravitazionali. Queste esperienze e informazioni avvicinano i visitatori al tema delle onde gravitazionali e preparano il terreno per poter interagire con il modello di interferometro esposto accanto.

Anche il modello di interferometro è interattivo?

Il modello di interferometro è stato realizzato materialmente da  due tecnici elettronici della Sezione INFN di Torino, Antonio Zampieri e  Silvano Gallian, con la consulenza di EGO. Per renderlo interattivo, abbiamo isolato il modello dal pavimento per fare in modo che, in condizioni di relativa quiete, la figura di interferenza sia stabile. Basta però fare un salto nei pressi dell’installazione per “disturbare” la figura di interferenza. Questo elemento garantisce quindi l’interazione tra il pubblico e l’interferometro, mostrando la sensibilità dello strumento che è in grado di percepire anche piccole vibrazioni del terreno.  Anche in questo caso, abbiamo un’interazione che coinvolge tutto il corpo del visitatore.

Come stanno reagendo i visitatori a questa installazione?

Al momento molto bene: chi visita quest’area del museo scopre l’installazione “Spazio-tempo” passeggiando accanto alle grafiche, si accorge di aver modificato la rete con il proprio passaggio e inizia a muoversi per capire cosa sta succedendo. In questa prima fase le interazioni dei visitatori con questa e con le altre installazioni ci stanno aiutando a calibrarle meglio.

A volte capita che i visitatori trovino qualcuno dello staff del museo intento a lavorare all’installazione sullo spazio-tempo, sistemando i parametri: anche quello è un momento per ingaggiare una chiacchierata con un visitatore che spesso è contento non solo di stare in un posto in cui si parla di scienza, ma incontrare le persone che fanno vivere quel posto.  Ho avuto la fortuna di essere coinvolto in prima persona nell’ideazione e nella realizzazione di questa area, ma è stato fondamentale interagire con i colleghi e le colleghe del museo, dalla parte multimediale alla biglietteria, che ci hanno permesso di sviluppare installazioni accurate nei contenuti e quanto più possibile chiare e accessibili a tutti. Credo che vederci al lavoro per i visitatori sia un valore aggiunto, che fa emergere come il museo sia anche uno spazio di ricerca.

Che strategie state utilizzando per valutare la risposta del pubblico?

Nel corso del tempo abbiamo testato diversi modi per ottenere un feedback dai visitatori, dai questionari on line accessibili da telefono con un QR code al tradizionale quaderno dei commenti. Molto spesso però, la cosa che funziona meglio per noi è osservare le loro reazioni e raccogliere le impressioni parlando con loro. Prima dell’inaugurazione del nuovo spazio abbiamo aperto l’area per un test preliminare e molti dei suggerimenti raccolti sono stati implementati in vista dell’apertura dell’area. Continuiamo a monitorare l’interazione tra il pubblico e le postazioni, sia chiedendo riscontri diretti che osservando dall’esterno come le persone interagiscono con le installazioni, implementando così aggiornamenti ogni volta che ci sembra utile farlo. È uno dei vantaggi dello sviluppare le installazioni “in casa”: puoi modificarli, aggiornarli e migliorarli ogni volta!