C’è un nuovo catalogo di onde gravitazionali3 min di lettura

Le collaborazioni LIGO e Virgo hanno presentato un catalogo con 11 segnali di onde gravitazionali, osservati durante le prime due stagioni di osservazione dei due interferometri.

Ripasso velocissimo: le onde gravitazionali si formano quando due buchi neri collidono e un nuovo buco nero più grosso si forma di conseguenza.

Poi le onde gravitazionali si possono formare anche se a collidere sono due stelle di neutroni; l’esito finale è un’esplosione chiamata kilonova. Per ora abbiamo registrato un solo caso registrato.

Ci sono 4 nuove onde gravitazionali

L’interferometro LIGO è stato finora operativo in due fasi di osservazione, chiamate O1 e O2.

La fase O1 è andata dal 12 settembre 2015 al 19 gennaio 2016. Durante questa fase fu scoperto il primo segnale di onde gravitazionali della storia, GW150914, prodotto della collisione di due buchi neri.

La fase O2 invece è andata dal 30 novembre 2016 al 25 agosto 2017. Dal 1 agosto 2017 a LIGO si è unito anche l’interferometro italiano Virgo. In questa fase, oltre ad aver beccato nuove onde gravitazionali, è stata anche osservata la prima collisione tra due stelle di neutroni, collisione che ha prodotto il segnale GW170817.

Ci sarà anche una fase O3, che inizierà all’inizio del 2019. Ma nel frattempo, gli astrofisici hanno fatto un giro dentro ai dati raccolti durante O1 e O2 e hanno trovato nuovi segnali di onde gravitazionali che prima erano sfuggiti all’analisi.

Il catalogo ora è fatto di 11 onde gravitazionali, di cui 4 segnali sono nuovi di zecca. Tutta l’analisi dei dati la potete trovare nell’articolo scritto dagli scienziati di LIGO e che potete trovare a questo link.

Se invece volete un riassunto grafico del catalogo, consiglio vivamente questa pagina web fatta molto bene.

Un segnale interessante: GW170729

Tra i 4 nuovi, c’è un segnale molto interessante: GW170729.

GW170729 è lo scontro di buchi neri più grossi mai osservato finora: due buchi neri, uno massiccio 50 volte il Sole e uno 35 volte il Sole, hanno formato un buco nero di 80 volte la masse del Sole, più o meno.

Inoltre, l’evento associato a GW170729 è anche il più distante mai osservato finora: stiamo parlando di un evento avvenuto a circa 10 miliardi di anni luce.

Sull’asse verticale la chirp mass, una combinazione delle masse dei buchi neri che collidono; sull’asse orizzontale la distanza a cui è avvenuta la collisione. La curva viola corrisponde al segnale di GW170729. (Tratto da ArXiv:1811.12907)

Il fatto che il buco nero finale di GW170729 sia di massa molto grande è un’informazione davvero utile. Infatti è molto interessante capire com’è fatta la popolazione di buchi neri nell’universo. Certo, con il piccolo catalogo di onde gravitazionali ora a disposizione ancora non possiamo vincolare come si deve la distribuzione delle masse dei buchi neri, ma in futuro, con molti più segnali, le cose andranno meglio.

Per ora stiamo messi così.


Con i dati a disposizione otteniamo queste distribuzioni per la popolazione dei buchi neri di una certa massa.  

Come si vede dai grafici qui sopra, non c’è niente di definitivo ancora.

Ma non è finita: GW170729 potrebbe anche aver generato un grosso buco nero rotante. Tra le varie cose che si possono misurare, anche lo spin è una quantità misurabile. Lo spin è una misura che ci dice se il buco nero ruota oppure no. Lo spin si può misurare confrontando dati e modelli, a patto che le barre d’errore ce lo permettano, chiaro.

Infatti, di tutti i segnali di onde gravitazionali che finora abbiamo misurato, GW170729 è quello che più di tutti sembrerebbe presentare una misura dello spin diversa da zero.

GW170729 è l’ultimo a destra: guardate come la parte colorata in viola sia abbastanza sopra lo zero.  (Tratto da ArXiv:1811.12907)

Il fatto che tutti gli altri buchi neri sembrino avere valori consistenti con zero può essere dovuto al fatto che in realtà gli spin sono molto piccoli e che è necessario ridurre quelle barre d’errore. Magari ci riusciremo già al prossimo giro di osservazioni O3 di LIGO e Virgo.

Segnali…che lo erano veramente

Tra le belle notizie associate alla pubblicazione di questo catalogo di onde gravitazionali, c’è anche una piccola favola scientifica.

Fino alla settimana scorsa, il segnale denominato LVT151012 era solo un segnale candidato ad essere quello di un’onda gravitazionale. Cioè LIGO aveva misurato qualcosa ma non potevamo essere certi che si trattasse di onde gravitazionali. Per questo la sigla è LVT, cioè LIGO-Virgo trigger, ovvero un segnale che ha fatto scattare il grilletto di LIGO e Virgo.

Ma la ri-analisi dei dati ha confermato tutto: LVT151012 è davvero il segnale di onde gravitazionali ed è stato promosso a GW151012. Ci sono voluti tre anni ma alla fine è andata bene.

Capire dove è successo tutto

Una questione che ha spesso messo in subbuglio gli astrofisici è la questione della localizzazione delle onde gravitazionali.

Durante le prime osservazioni dei due interferometri LIGO (quindi nella fase O1), capire l’origine esatta del segnale delle onde gravitazionali è stato difficile,  praticamente impossibile.

L’arrivo di Virgo, cioè di un terzo interferometro, ci ha permesso di ottenere informazioni più precise. Infatti, la localizzazione dell’evento GW170817, la collisione di due stelle di neutroni, è stata possibile proprio perché Virgo era in azione insieme a LIGO.

Tutto questo solo per dire che gli eventi osservati dopo il 1 agosto 2017 sono quelli per cui abbiamo informazioni più precise sulla localizzazione in cielo.

 I segnali che presentano le curve più strette sono quelle in cui ha partecipato anche Virgo.
(Tratto da ArXiv:1811.12907)
E ora: aspettiamo il 2019

Non ci resta che aspettare la fase O3. LIGO e Virgo torneranno operativi all’inizio del 2019 e ogni momento sarà quello buono per beccare le onde gravitazionali.

Quello che possiamo fare noi ora nell’attesa, è solo un brindisi gravitazionale.