Virgo ha osservato le onde gravitazionali

Il 14 agosto 2017 l’interferometro italiano Virgo, insieme agli interferometri di LIGO negli Stati Uniti, ha osservato per la prima volta il segnale delle onde gravitazionali causate dalla collisione tra due buchi neri.

L’annuncio è stato fatto il 27 settembre 2017 in una conferenza stampa durante il G7 dei ministri della scienza in Italia.

Virgo era entrato in azione il 1 agosto 2017 e si era unito a LIGO per la seconda finestra di osservazioni alla ricerca di onde gravitazionali. Il segnale trovato è stato chiamato GW170814, sulla falsa riga di tutti i segnali trovati finora (GW sta per gravitational wave e la sigla numerica richiama la data di osservazione).

L’articolo scientifico, con tutti i dettagli, lo trovate a questo link (tutte le immagini di questo post sono state prese dall’articolo in questione).
Ora provo a raccontarvi alcuni aspetti salienti dell’osservazione fatta da Virgo.

 Il segnale trovato da Virgo è stato più debole di quello misurato a distanza di millisecondi da LIGO.
Questa cosa non deve sorprendere: la sensibilità di osservazione delle onde gravitazionali di LIGO è maggiore rispetto a quella di Virgo a quasi tutte le frequenze (le onde gravitazionali sono onde e quindi hanno delle frequenze). Questa cosa la potete vedere nel grafico nella figura qui sotto: la curva di Virgo (viola) si trova più in alto, cioè è sensibile a onde gravitazionali più intense rispetto a LIGO (sia dell’osservatorio di Hanford che di quello di Livingston, entrambi negli USA) che riesce ad arrivare anche a onde un po’ più deboli.

Bene, detta questa cosa un po’ tecnica, ora possiamo capire meglio la prossima figura: che cosa ha osservato Virgo? Lo potete vedere nella figura in basso:

Come abbiamo già detto e come si vede dall’intensità dei colori della riga centrale della figura qui sopra, il segnale è meno rilevante rispetto a quello di LIGO, e sappiamo perché.
Tuttavia l’osservazione c’è e le onde gravitazionali sono state effettivamente misurate.

Le onde gravitazionali osservate sono state causate a 1,8 miliardi di anni luce di distanza dalla collisione di due buchi neri di massa 30,5 e 25,3 masse solari, i quali hanno dato come risultato un bel grosso buco nero di massa 53,2 masse solari. Come al solito, manca un po’ di massa al totale: quella massa, lo spiega la teoria della relatività generale, si è trasformata in energia che è stata trasportata in giro per l’universo sotto forma, appunto, di onde gravitazionali.

Per la maggior parte delle cose, il segnale osservato da Virgo si riferisce a un sistema fisico molto simile a quello misurato con le precedenti osservazioni di onde gravitazionali degli ultimi anni. Se volete fare un bel ripasso, su questo blog trovate già abbastanza materiale: per esempio, potete leggere questo articolo e poi anche quest’altro (questi due articoli si riferiscono alla prima storica osservazione del 14 settembre 2015).

Passiamo ora a due cose veramente importanti di questa osservazione di onde gravitazional, in cui anche l’interferometro Virgo è stato protagonista.

La prima: l’utilità di avere Virgo nel novero degli interferometri è notevole, nonostante la sensibilità di Virgo sia minore rispetto a LIGO. Questo perché più sono gli interferometri che osservano lo stesso fenomeno, più è facile localizzare la sorgente. E più è facile localizzare la sorgente, più probabilità ci sono di indentificare quella che tecnicamente si chiama la contro-parte ottica della sorgente, ovvero il segnale che può si può osservare con i telescopi, diciamo così, “normali”, cioè ottici.

Riuscire a osservare una sorgente sia ottenendo le onde gravitazionali che la luce è di importanza fondamentale per capire molto di più la tipologia di fenomeni che avvengono durante le fasi concitate della collisione tra buchi neri. Tuttavia, anche stavolta come le altre volte, nessuna contro-parte ottica è stata trovata neanche per GW170814.

Per farvi capire l’importanza di Virgo nella localizzazione guardate la figura qui sotto:

Le “banane” colorate si riferiscono alla probabilità di trovare la posizione della sorgente di onde gravitazionali in una determinata regione del cielo. La banana gialla si riferisce alla capacità di localizzazione usando solo i dati di LIGO. La banana verde (e anche quella grigia, ma essa contiene ulteriori analisi) invece si riferisce all’aggiunta di Virgo ai dati di LIGO.
Come vedete le cose migliorano non poco.

Per darvi ancora un’idea migliore guardate anche questa immagine:

In questo mappa sferica del cielo ci sono le banane relative alla localizzazione di tutti i segnali di onde gravitazionali osservati finora (LVT15012 è un segnale “candidato”, cioè non siamo sicuri sia un’onda gravitazionale). Come vedete, la localizzazione di GW170814 è nettamente migliore di tutte le localizzazioni ottenute finora.

La seconda cosa importante di questa osservazione di Virgo riguarda la polarizzazione delle onde gravitazionali. Dunque, la polarizzazione è, in parole poverissime, qualcosa che ci dice la direzione in cui le onde oscillano (ne avevamo già parlato qui su Quantizzando, se ricordate).
La relatività generale predice un comportamento ben preciso riguardo la polarizzazione delle onde gravitazionali. Senza entrare nei dettagli, l’osservazione fatta da Virgo conferma la previsione della relatività generale. Questa è una cosa meravigliosa, mai fatta prima. Appunto, prima non era possibile a causa della particolare configurazione di LIGO che non permette questo genere di misure senza l’ausilio di un altro interferometro.

Quindi, c’è solo da festeggiare. Un interferometro italiano, con tanti scienziati italiani, ha osservato delle onde gravitazionali. Tutti noi dobbiamo essere enormemente soddisfatti e contenti di questa scoperta.

In futuro, sicuramente Virgo osserverà altre onde gravitazionali. Magari le cose andranno meglio con la contro-parte ottica, magari verranno osservate le onde gravitazionali da collisione di due stelle di neutroni (alcuni rumor davano già questa notizia…). Poi, nuovi interferometri si aggiungeranno nel corso degli anni e i dati saranno sempre migliori. Lo dico ogni volta, ma è così: abbiamo appena iniziato a guardare l’universo con occhi diversi. Ora dovremmo solo pian piano abituarci, ma so già che non ci riusciremo mai: l’universo riesce sempre a stupirci ogni volta.


Per saperne di più
La pagina con tutte le informazioni su GW170814

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