Una nuova era per lo studio delle onde gravitazionali

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Un segnale di onda gravitazionale, prodotta dalla coalescenza di due buchi neri di masse stellari, è stato misurato con inedita precisione dai due rivelatori di LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), che si trovano negli Stati Uniti, a Livingston, in Louisiana, e a Hanford, nello Stato di Washington, e dal rivelatore VIRGO, che ha sede allo European Gravitational Observatory (EGO) a Cascina, vicino a Pisa, fondato dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) italiano e dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) francese.

L’osservazione (GW170814) dei tre rivelatori è stata registrata il 14 agosto 2017 alle 10.30.43 UTC. Le onde gravitazionali – “increspature” del “tessuto” dello spaziotempo – sono state emesse durante i momenti finali della fusione di due buchi neri, con masse rispettivamente di circa 31 e 25 volte la massa del Sole e distanti circa 1,8 miliardi di anni luce. Il buco nero così prodotto ha una massa circa 53 volte quella del nostro Sole. Ciò significa che, durante la coalescenza, circa 3 masse solari sono state convertite in energia sotto forma di onde gravitazionali.

Si tratta della quarta rivelazione di onde gravitazionali prodotte dalla fusione di un sistema binario di buchi neri. Questo nuovo evento è il primo segnale di onda gravitazionale registrato dal rivelatore VIRGO, che ha recentemente completato l’aggiornamento della configurazione Advanced VIRGO.

La prima rivelazione di un’onda gravitazionale da parte di tutti e tre gli interferometri ha consentito una migliore localizzazione della sorgente. È stato infatti possibile restringere la regione del cielo che contiene l’evento GW170814 a dimensioni di soli 60 gradi quadrati: una localizzazione più di 10 volte migliore rispetto a quella realizzabile con i due interferometri LIGO da soli. Inoltre, anche l’accuratezza con cui viene misurata la distanza della sorgente beneficia della presenza di VIRGO. Questo è di estrema importanza poiché molte fusioni di oggetti compatti – ad esempio quando sono coinvolte stelle di neutroni – si prevede producano, oltre alle onde gravitazionali, emissioni su tutta la banda elettromagnetica, dal radio al gamma. Una precisa localizzazione consente, quindi, di allertare gli altri strumenti, telescopi sia a terra sia nello spazio, e dare indicazioni su dove orientarsi per osservare altre eventuali emissioni di tipo elettromagnetico: realizzando così un nuovo tipo di astronomia, la cosiddetta astronomia multimessaggero.

Ed è proprio nell’ambito dell’astronomia multimessaggero che la Scuola Normale vede impegnati alcuni dei suoi ricercatori: la Dr.ssa Barbara Patricelli e il Dr. Antonio Stamerra, anche ricercatore dell’Istituto di Astrofisica italiana (INAF), e la Dr. Elena Pian (INAF). Barbara, che è da alcuni anni membro della collaborazione Virgo nel gruppo dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) di Pisa, sta attualmente guidando uno studio sulla ricerca di controparti elettromagnetiche di onde gravitazionali presso la SNS nell’ambito del progetto “Electromagnetic Follow-up of Gravitational Wave Sources: Identification and Characterization of their Counterparts via Multi-Wavelength Observations”, di cui il Dr. Stamerra è il coordinatore.

“La prima rivelazione di un’onda gravitazionale da parte di tutti e tre gli interferometri rappresenta un importantissimo traguardo per l’astronomia multimessaggero: la capacità di localizzare le sorgenti di onde gravitazionali nel cielo è estremamente importante per l’identificazione delle possibili controparti elettromagnetiche, e le osservazioni multimessaggero consentiranno di avere una migliore e più completa comprensione della fisica di questi oggetti celesti.” – ha commentato Barbara Patricelli.

Author: Marcos Valdes

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