A caccia d'onde gravitazionali con le pulsar
Quando gli scienziati hanno finalmente rilevato le onde gravitazionali alcune settimane fa, è stato un traguardo raggiunto 14 anni, utilizzando strumenti progettati per trovare un segnale piccolo come 1/1000 del diametro di un protone. E se vogliamo continuare a studiare le onde gravitazionali in futuro, avremo bisogno di trovare un modo più semplice per cercarle, uno che non richiede uno strumento all'avanguardia di 4 km.
Un nuovo studio condotto dai ricercatori dell'Osservatorio nanohertz nordamericano per le onde gravitazionali (NANOGrav suggerisce che potremmo essere in grado di rilevare quelle onde usando i radiotelescopi - sapete, i tipi di apparecchiature convenzionali che usiamo per condurre una tonnellata di ricerca astrofisica già.
La chiave di questo metodo? La pulsar.
Il termine è una scorciatoia per la stella radio pulsante - un residuo di nucleo di stella di neutroni altamente magnetizzato (post-supernova) che ruota e spara potenti fasci di radiazioni elettromagnetiche. Gli scienziati NANOGrav pensano che se siamo in grado di monitorare un numero maggiore di pulsar nel cielo, possiamo rilevare le onde gravitazionali a bassa frequenza.
Ecco come funzionerebbe. Gli scienziati propongono di poter rilevare le onde gravitazionali a bassa frequenza originate da coppie di buchi neri supermassicci che orbitano l'un l'altro su una rotta di collisione graduale. Tali buchi neri colpiscono il tessuto degli oggetti dello spazio attorno a loro con deboli vibrazioni che si propagano, come se fossero in acqua. Quando queste vibrazioni passano attraverso la Terra, che richiede da qualche mese a un anno, ci fanno spostare leggermente in relazione alle pulsar dell'universo.
In questo momento, la nostra unica speranza di trovare onde gravitazionali che sorvolano la Terra è per i nostri strumenti a terra (o anche strumenti basati sullo spazio, come eLISA) per raccogliere quei piccoli segnali e misurarli continuamente per un lungo periodo.
La pulsar della nebulosa è una delle poche pulsar identificabili conosciute dall'uomo ed è un giovane residuo di una supernova. pic.twitter.com/NxIijykd8N
- Millennium Astronomy (@astromillennium), 16 febbraio 2016
Quindi NANOGrav vuole usare le pulsar per trovare questi segnali gravitazionali a bassa frequenza. Pulsar - in particolare pulsar del millisecondo - emettono onde radio, alcune delle quali si trasformano in terra e possono essere misurate utilizzando un semplice radiotelescopio.
A quanto pare, quelle pulsar sono influenzate da onde gravitazionali sputate da buchi neri supermassicci. Questo, a sua volta, influenza le onde radio che emettono quelle pulsar. Quindi misurare gli spostamenti nelle onde radio è un modo transitivo per rilevare le onde gravitazionali stesse.
Gli astrofisici del nuovo studio dicono che non potremmo contare solo su una o poche pulsar per tracciare onde gravitazionali come questa. Dovremmo guardare un'intera rete di pulsar. Quindi NANOGrav ha deciso di monitorare 54 di questi bambini.
Questo nuovo metodo elimina la necessità di apparecchiature ultra-costose e ultrasensibili a favore di strumenti più economici per fare sostanzialmente la stessa ricerca.
Ora, ecco le cattive notizie: finora, i ricercatori non hanno avuto fortuna nel rilevamento di segnali derivanti da onde gravitazionali. Hanno bisogno di aggiungere più pulsar nella loro rete.
Tuttavia, non stanno abbandonando la speranza.
"Le onde gravitazionali si riversano sulla Terra tutto il tempo", ha detto in un comunicato stampa Stephen Taylor, autore principale del documento e post-doc presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA. "Dato il numero di pulsar osservate da NANOGrav e da altri team internazionali, ci aspettiamo di avere prove chiare e convincenti di onde gravitazionali a bassa frequenza entro il prossimo decennio."
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