La prima volta di VIRGO e le onde gravitazionali

Post date: Sep 27, 2017 10:31:29 PM


La prima volta di VIRGO e le onde gravitazionali

Un nuovo evento di onde gravitazionali è stato rilevato dalla collaborazione LIGO-VIRGO. Questa volta però le increspature dello spazio-tempo sono state registrate anche dall'interferometro costruito in Italia, oltre che dai due interferometri gemelli di LIGO, negli Stati Uniti. L'annuncio è stato dato oggi, all'apertura del G7 Scienza a Torino.

14 agosto 2017, ore 12.30.43 ora italiana. Un’onda gravitazionale attraversa la Terra. A generarla, la fusione di due buchi neri, dotati di massa pari a 31 e 25 masse solari, rispettivamente, e lontani da noi 1,8 miliardi di anni luce. La massa complessiva del nuovo buco nero prodotto dalla fusione è di 53 masse solari: ciò significa che nel processo, tre masse solari sono state convertite in energia delle onde gravitazionali.

A rilevare l’impercettibile segnale, un’increspatura del tessuto dello spazio-tempo, questa volta c’erano non solo gli interferometri gemelli di LIGO - situati uno a Livingstone, in Louisiana, e l'altro a Hanford, nello stato di Washington - giunti ormai alla quarta rilevazione di onde gravitazionali, ma anche l’interferometro europeo VIRGO, situato all'European Gravitational Observatory (EGO) a Cascina, in provincia di Pisa, fondato dall’Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) e dal CNRS francese.L'annuncio di questa nuova rilevazione di onde gravitazionali, la prima per VIRGO, è stato dato oggi nell'ambito del G7 Scienza che inizia a Torino.

“Oggi è stato raggiunto uno splendido obiettivo: il passaggio dalla fase di

scoperta delle onde gravitazionali a quella dell'astronomia gravitazionale, che si inserisce a pieno diritto nell’astronomia dei vari messaggeri cosmici”, ha commentato Antonio Masiero, vicepresidente dell’INFN e presidente di ApPEC, il consorzio che coordina la ricerca europea in fisica delle astroparticelle. “Ciò è stato reso possibile grazie al cruciale ‘aggancio’ di VIRGO ai due interferometri statunitensi LIGO con la conseguente creazione di un primo esempio di grande infrastruttura di ricerca globale.”

“È stato meraviglioso vedere un primo segnale di onde gravitazionali nel nostro nuovo rivelatore, dopo solo due settimane dall’inizio della presa dati", ha sottolineato l'olandese Jo van den Brand, di Nikhef e VU University Amsterdam, coordinatore della collaborazione VIRGO. “Questa è una grande ricompensa dopo tutto il lavoro svolto negli ultimi sei anni per la realizzazione del progetto Advanced VIRGO, che ha consentito di potenziare il nostro rivelatore”.

Nell'immagine, la localizzazione della sorgente da parte dei tre rivelatori .

Finora VIRGO aveva partecipato solo all’analisi dei dati raccolti da LIGO, in attesa che venissero completati alcuni aggiornamenti tecnologici dell’impianto pisano, ora nella configurazione Advanced VIRGO. Ora che anche l’hardware è diventato parte integrante delle ricerche della collaborazione VIRGO-LIGO, diventa più evidente il potenziale scientifico di questa impresa, noto finora solo sulla carta.

I numeri parlano chiaro: avere tre interferometri invece di due permette una migliore localizzazione della sorgente delle onde gravitazionali, come anche la misurazione di altri loro parametri, come lo stato di polarizzazione.

Per quanto riguarda la localizzazione, gli autori della scoperta sottolineano che il volume di spazio in cui è stata individuato l’evento, indicato con la sigla GW170814, è più piccolo di 20 volte rispetto a un’osservazione con due soli interferometri; ciò si traduce in un incremento di 10 volte nella precisione con cui si definisce l'angolo solido da cui proviene il segnale, che ora è di soli 60 gradi quadrati.

La prima volta di VIRGO e le onde gravitazionali

Illustrazione di onde gravitazionali emesse da due oggetti molto massicci in

rapida rotazione l'uno rispetto all'altro. (Cortesia Collaborazione LIGO).

Questo rappresenta un grande vantaggio, perché permette di dare indicazioni precise per orientare nella stessa regione di spazio altri osservatori astronomici sparsi per tutto il globo e anche quelli nello spazio, al fine di catturare segnali elettromagnetici a banda larga emessi nel corso dello stesso evento. Sebbene nel caso di GW170814 osservazioni di follow-up da parte di 25 osservatori non abbiano avuto successo, questo è un approccio sperimentale molto promettente.

I vantaggi sono evidenti per quanto riguarda la polarizzazione delle onde gravitazionali, un termine con cui si indica il fatto che queste onde vengono distorte in modo diverso nei tre assi dello spazio in base alla relatività generale di Albert Einstein, la teoria che un secolo fa circa aveva previsto l’esistenza delle onde gravitazionali. Secondo questa teoria, spazio e tempo costituiscono un'unica entità a quattro dimensioni, lo spazio-tempo. Le interazioni gravitazionali sono dovute al fatto che le masse deformano lo spazio-tempo, come se fosse un tessuto. Le onde gravitazionali non sono altro che le increspature di questo tessuto prodotte da eventi catastrofici che coinvolgono le grandi masse del cosmo, come la fusione di buchi neri o di stelle di neutroni.

La prima volta di VIRGO e le onde gravitazionali

L'interferometro VIRGO a Cascina, in provincia di Pisa. (Creative Commons CC0)

La presenza di VIRGO in una posizione e un’orientazione molto diverse rispetto a LIGO può dare indicazioni preziose per capire se i dettami della teoria einsteiniana vengono rispettati.

Al di là dei singoli risultati, che verranno presto pubblicati sulle "Physical Review Letters" viene confermata la bontà dell’idea di integrare in un’unica rete globale interferometri molto distanti.

“Nel 2001 avevo proposto di realizzare una rete mondiale di interferometri e di utilizzarli come una single machine”, spiega Adalberto Giazotto, fisico dell’INFN, “padre” di VIRGO e primo fautore di un unico grande strumento. “Oggi questo sogno si è realizzato e sono convinto che le scoperte che faremo da qui in avanti lasceranno un’impronta profonda nella fisica.”

“La prima rivelazione di un’onda gravitazionale da parte di tutti e tre gli interferometri rappresenta lo straordinario successo di un esempio virtuoso di collaborazione su scala globale”, ha aggiunto Fernando Ferroni, presidente dell’INFN. “E la capacità di identificare nel cielo la sorgente marca la nascita della cosiddetta astronomia multimessaggero; come INFN, siamo orgogliosi di VIRGO, lo strumento che si trova in Italia, e che con il suo determinante contributo rende possibile questa nuova, grande avventura scientifica.”

I dati registrati della rete dei tre rivelatori promettono altri risultati, che saranno annunciati in futuro dalla collaborazione LIGO-VIRGO. Attualmente la loro elaborazione è ancora in corso, ma presto sarà completata.

articolo tratto da "Le scienze" del 27/09/2017.