Gli scienziati scoprono un altro giro di onde gravitazionali

Il mondo è rimasto sbalordito quando gli scienziati del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) hanno annunciato a febbraio di aver finalmente rilevato le onde gravitazionali, risolvendo un'indagine secolare iniziata con Albert Einstein.

Bene, tieniti forte il sedere: le superstar della LIGO lo hanno fatto di nuovo. Pochi mesi dopo aver effettuato le misurazioni dei primi segnali delle onde gravitazionali, gli strumenti di LIGO sono riusciti a rilevare le onde gravitazionali una seconda volta - di nuovo il risultato di un paio di buchi neri che si schiantano l'un l'altro - il Natale scorso. I risultati sono pubblicati nell'ultimo numero di Lettere di revisione fisica.

In una conferenza stampa tenuta dall'American Astronomical Society a San Diego oggi, Gabriela González, la portavoce della collaborazione scientifica LIGO (LSC), ha esaltato con entusiasmo la capacità dei rilevatori di LIGO - che non sono ancora operativi a pieno ritmo - di cogliere tali segnali deboli. "Nonostante siano così piccoli, questi strumenti LIGO sulla Terra hanno rilevato molto chiaramente queste onde gravitazionali", ha detto. "Con questo, possiamo dirvi ora, l'era dell'astronomia dell'onda gravitazionale è appena iniziata."

Altri scienziati della LIGO hanno fatto eco alla gioia di Gonzàlez - e sorpresa - di aver rilevato un altro paio di buchi neri binari entro un anno.

"Non avrei mai immaginato che saremmo stati così fortunati ad avere, non solo uno, ma due definitivi rilevamenti di buchi neri binari entro i primi mesi di osservazione", ha detto Chad Hanna, un astrofisico della Penn State University affiliata a LIGO, in un comunicato stampa del PSU.

Le onde gravitazionali sono spesso indicate come increspature nello spazio-tempo causate dalla presenza di massa. Non necessariamente fare qualsiasi cosa, ma sono un indicatore importante che la gravità, beh, esiste. Le onde gravitazionali portano essenzialmente informazioni sulla natura della gravità, perché e come le masse più grandi impongono effetti gravitazionali su masse più piccole, e altro ancora.

Il segnale di dicembre era il risultato di una coppia di buchi neri quattordici e otto volte la massa del sole, rispettivamente, che si scontravano l'uno nell'altro per formare un unico enorme buco nero circa 21 volte la massa del sole, tutto ciò accadendo 1,4 miliardi anni fa. È un evento significativamente più piccolo della prima fusione di buco nero osservata a settembre - che comprende un paio di buchi neri 29 e 36 volte più massicci del sole, rispettivamente, ed espelle più energia di tutte le stelle dell'universo messe insieme - ma non è così un negativo a tutti.

In effetti, osservare le onde gravitazionali prodotte da un evento celeste più debole è uno sviluppo piuttosto incoraggiante. Se gli scienziati sperano di studiare le onde gravitazionali in modo più approfondito, vorranno fare il maggior numero di misurazioni possibili, da tutti i tipi di fenomeni cosmici. Per gli strumenti di LIGO riprendere qualcosa di meno massiccio è un potente passo in avanti.

È molto significativo che questi buchi neri siano molto meno massicci di quelli osservati nel primo rilevamento, ha dichiarato González in un comunicato stampa del MIT. "A causa delle loro masse più leggere rispetto alla prima rilevazione, hanno trascorso più tempo - circa un secondo - nella banda sensibile dei rilevatori. È un inizio promettente per mappare le popolazioni di buchi neri nel nostro universo."

Alla conferenza AAS, David Reitze, direttore esecutivo del progetto LIGO, ha confermato i piani per aumentare la sensibilità dei rivelatori dal 15 al 25 per cento prima della prossima serie in autunno. "Il futuro sarà pieno di fusioni binarie di buchi neri per LIGO", ha detto. "Ne vedremo molto di più". Ha anche accennato alla ricerca di eventi di LIGO diversi dalle fusioni binarie di buco nero; la collisione di stelle di neutroni binarie, disse, potrebbe essere presto rilevata.

I risultati suggeriscono anche che le fusioni dei buchi neri sono molto più comuni di quanto inizialmente ritenuto dagli scienziati.

Le onde gravitazionali sono ultra difficile da misurare a causa della loro debolezza. Gli scienziati misurano le onde gravitazionali attraverso uno strumento noto come interferometro, che essenzialmente produce un laser specializzato che percorre distanze molto grandi e che è abbastanza sensibile da rilevare la presenza di questi segnali che si muovono attraverso.

LIGO utilizza due diversi interferometri (uno a Livingston, in Louisiana e uno a Hanford, Washington) come un modo per misurare le onde e verificare che il segnale sia un'onda gravitazionale e non solo un'aberrazione causata da movimenti geologici locali o altri fattori.

Sebbene LIGO sia operativo dal 2002, la ragione per cui stiamo iniziando a trovare effettivamente onde gravitazionali è dovuta ad un importante aggiornamento sia per gli interferometri (più l'interferometro Virgo con sede in Italia) che sono stati effettuati l'anno scorso. Infatti, i primi segnali furono trovati pochi giorni dopo che gli aggiornamenti furono completati. Inutile dire che quei rinnovamenti superano sempre le aspettative.

Descrivendo i progetti futuri di LIGO, Reitze ha discusso i piani per costruire un altro rilevatore in India. "Speriamo che avremo cinque rilevatori per il prossimo decennio", ha detto, riferendosi anche ai rivelatori di Hanford e Livingston, Virgo in Italia e KAGRA, che è attualmente in costruzione in Giappone; si spera che avere più rivelatori consentirà ai ricercatori non solo di spazzare una parte più ampia del cielo per gli eventi delle onde gravitazionali, ma anche di meglio individuare loro, in un processo simile alla triangolazione.

Le nuove scoperte non sono semplicemente un set di dati aggiuntivo al catalogo ora in crescita dei dati delle onde gravitazionali. Gli scienziati si aspettano di sfruttare i numeri come parte di uno sforzo per formulare previsioni su quali tipi di eventi produrranno onde gravitazionali misurabili, dove tali eventi si sono verificati e quando aspettarsi che quelle onde gravitazionali raggiungano la Terra.

"Certamente vedremo molti più buchi neri, si spera che i neutroni binari e, se saremo fortunati, una supernova", ha detto Reitze alla conferenza AAS. "L'astronomia ondulatoria gravitazionale è reale. Erano qui."