L’onda perfetta

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Il 14 settembre 2015, alle 9.50 e 45 secondi ora di Greenwich, un’onda gravitazionale generata dalla fusione di due buchi neri di 29 e 36 masse solari ha attraversato i due rivelatori Ligo (a Hanford, nello stato di Washington, e a Livingston, in Louisiana).

Che sarà mai, avrete pensato quando ne è stato dato l’annuncio, l’atmosfera è piena di onde.
E no, cari amici! Quella rilevata non è stata una onda qualsiasi. E non è stata nemmeno una cosa semplice rilevarla.

Il segnale captato infatti denominato GW150914 (“gravitational wave”), è stato rivelato dagli algoritmi di analisi che operano in tempo quasi-reale, sviluppati dalla collaborazione Ligo-Virgo, ed è stato poi confermato da successive analisi più accurate.
Per identificare questo evento, captato dalle antenne gravitazionali dell’esperimento americano Ligo nel settembre 2015, è stato necessario confrontare la forma del segnale con dei modelli che sono il risultato di decine di anni di studi teorici e numerici delle equazioni della relatività generale

In pratica i due buchi neri man mano si sono avvicinati fino a fondersi formando un unico buco nero di 62 masse solari. Questo evento cosmico è avvenuto quasi un miliardo e mezzo di anni fa, quando sulla Terra facevano la comparsa le prime cellule in grado di utilizzare l’ossigeno. L’onda gravitazionale che ha emesso, della durata di circa un quinto di secondo, è il primo segnale gravitazionale rivelato dall’uomo.
Fine della storia? Neanche per sogno! In effetti questa prima rivelazione diretta, seguita da una seconda a pochi mesi di distanza, il giorno di Santo Stefano (prodotta in questo caso dalla fusione di due buchi neri di 7 e 14 masse solari), rappresenta un evento epocale per la fisica, soprattutto perché sancisce, dopo quasi mezzo secolo di incredibili sforzi sperimentali, la nascita di una nuova branca: la cosiddetta “astronomia gravitazionale”.

Vabbè, penserete voi, dove sta il sensazionalismo dell’evento?
Beh! per prima cosa l’esistenza delle onde gravitazionali sono state previste da Einstein esattamente un secolo fa ed è stata così dimostrata in modo diretto e con una significatività statistica da non lasciare ombra di dubbio.
Le onde gravitazionali costituiscono un mezzo di osservazione complementare alla radiazione elettromagnetica, che è alla base dell’astronomia tradizionale, ma anche ai neutrini e ai raggi cosmici. L’osservazione dell’universo attraverso le onde gravitazionali permetterà di studiare con un dettaglio senza precedenti fenomeni celesti che coinvolgono oggetti compatti, come stelle di neutroni e buchi neri e in futuro, forse, anche di “osservare” i primissimi istanti di vita dell’universo.

Perché ne parliamo a distanza di più di un anno?

Il primo aspetto fondamentale è l’espansione della rete di rivelatori. Nella prima metà del 2017 Virgo (interferometro costruito a Cascina – Pisa) completerà l’upgrade e si aggiungerà ai due rivelatori Ligo. Avere una rete di almeno tre rivelatori è un requisito fondamentale per localizzare con ragionevole accuratezza la posizione della sorgente.
Nel 2018-2019 è prevista l’entrata in funzione dell’interferometro giapponese Kagra, costruito sottoterra, per ridurre l’impatto del rumore sismico, e con specchi raffreddati a 20 Kelvin per ridurre il rumore termico. Intorno al 2022 dovrebbe essere la volta di Indigo, una copia di Ligo, che verrà costruito in India.
Il motivo sta nel fatto di ridurre le fluttuazioni del rumore strumentale. In pratica se un segnale è osservato in più rilevatori con caratteristiche coerenti di forma d’onda e ampiezza si ha un segnale pulito e la certezza sull’origine della osservazione.

(tratto da “simmetrie”)

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Ingegnere. Io sono responsabile di quello che dico, non di quello che capisci tu. (Massimo Troisi)
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4 risposte a L’onda perfetta

  1. Ateo23 ha detto:

    Sempre interessante, al contrario di quando affronta temi con l’animalismo. Più astronomia, meno filosofia antispecista. Un consiglio spassionato…

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  2. MARGHIAN ha detto:

    “l’entrata in funzione dell’interferometro giapponese Kagra, costruito sottoterra, per ridurre l’impatto del rumore sismico”, Con degli interferometri nello spazio, sto pensando, chissà cosa si potrebbe scoprire. Le difficoltà sarebbero notevoli, per non dire le spese. Ciao.

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