L’età dell’oro per l’Astronomia. Letteralmente!

By | 17 ottobre 2017
Da quando il progetto LIGO/Virgo sulla rilevazione delle onde gravitazionali ha iniziato a funzionare, non ha mai smesso di stupire gli astronomi con continue scoperte di grandissima importanza.
 
Quest’ultima però, annunciata il 16 Ottobre 2017, le supera davvero tutte! Alessandra Corsi, radioastronoma al Texas Tech University di Lubbock e cofirmataria del primo documento ufficiale rilasciato dal team di LIGO/Virgo ha definito questo evento come un “grande regalo da parte della natura […] Un evento che cambia la vita.”
 
Vediamo cosa è successo: il 17 Agosto alle ore 12:41 tempo universale, i due rilevatori LIGO di Hanford, Washington e Livingston, Louisiana insieme al rilevatore Virgo di Pisa, Italia hanno rilevato un segnale assolutamente anomalo e stupefacente.

Image credit: Karan Jani/Georgia Tech

 
Mentre i quattro eventi gravitazionali precedentemente rilevati avevano una durata di massimo pochi secondi, questo è durato 100 secondi!
Le frequenze delle onde gravitazionali degli eventi precedenti si misuravano in decine di cicli al secondo mentre per questo si sono rilevate frequenze che arrivavano a migliaia di cicli al secondo!
Si tratta quindi di un evento molto “squillante” dal punto di vista gravitazionale con in più qualcosa di completamente nuovo che ora capiremo insieme!
 
Questa abbondanza di dati da analizzare ha permesso di desumere che in questo caso non si trattava di buchi neri che spiraleggiavano uno verso l’altro ma bensì di più “leggere” stelle di neutroni di 1,1 e 1,6 masse solari.
Per avere un idea delle grandezze in gioco, il primo evento gravitazionale rilevato da LIGO il 14 Settembre 2015, GW150914, aveva coinvolto due buchi neri ambedue di circa 30 masse solari.
 
Come se tutto questo non fosse abbastanza straordinario, essendo le stelle di neutroni composte dalla massa barionica (ovvero massa materiale, fisica) più densa in assoluto nell’universo (talmente densa che le stelle che si sono fuse avevano un diametro stimato di circa 20 chilometri), lo scontro è stato osservabile come un lampo luminoso durato per giorni in un evento chiamato “kilonova”, nome che indica la superiore potenza esplosiva rispetto ad una nova.
 
Questo evento, che porta il nome di GW170817 è passato alla storia per diverse ragioni:
 
La più importante è che con questa scoperta, la quinta epocale nel giro di due anni dall’inizio del progetto, si può tranquillamente affermare che l’era dell’astronomia “multimessaggero” è partita eccezionalmente bene, confermando come il metodo scientifico è ancora l’unico valido (con estremo sollievo dei finanziatori!). Ha confermato previsioni che risalivano a 100 anni fa e siamo sicuri che le sorprese non sono certo finite qui. Si tratta di una astronomia che sfrutta osservazioni elettromagnetiche come quelle dei telescopi ottici, delle antenne radio dei satelliti a raggi x con le rilevazioni delle onde gravitazionali. Oggi possiamo vedere e ascoltare il nostro Universo come mai ci è stato possibile e siamo pronti a scommettere che ci saranno sorprese incredibili ad attenderci la fuori.
 

Brian Metzger

É stata confermata l’esistenza delle kilonova, oggetti teorizzati sin dal 1990 ma mai osservati direttamente. Brian Metzger, un fisico teorico della Columbia University ha giustamente parlato di una tenda che all’improvviso si alza e mostra quanto il gruppo di fisici si erano avvicinati alla realtà dei fatti, dopo questa scoperta.

 
L’esistenza delle kilonova è fondamentale nella fisica nucleare per confermare o smentire le ipotesi sulla formazione di metalli più pesanti del ferro nell’universo: metalli come l’oro, l’argento, platino, rutezio e neodimio. I fisici nucleari avevano ipotizzato che questi atomi si formassero in eventi chiamati r-process (rapid neutron capture process) all’interno delle stelle più vecchie ma con una mole di dati a disposizione come questa, avranno di che lavorare parecchio, finalmente! Ora sapete da dove viene l’oro del vostro anello! Probabilmente è più vecchio del nostro pianeta!
 

Altro dato importantissimo è che, a differenza della fusione di buchi neri, questo evento è stato osservabile anche nello spettro del visibile e nello spettro delle onde radio, simultaneamente! Il Fermi Gamma Ray Space Telescope e lo Swift Space Telescope hanno rivelato dei lampi gamma di breve durata (short Gamma-Ray Burst, sGRB) mentre, 12 ore dopo la rilevazione delle onde gravitazionali, l’osservatorio cileno di Las Campanas guidato da Charles Kilpatrick, un postdoc dell’università di Santa Cruz, alle ore 23.33 del tempo universale, 10 ore e 52 minuti dopo che l’onda gravitazionale era arrivata sulla terra, prese una immagine della galassia NGC4993 e notò un punto luminoso che non era presente negli archivi fotografici della stessa galassia. In uno scambio di messaggi online scrisse, incredibilmente calmo “ho scoperto qualcosa”: era l’emissione nel visibile dell’evento di fusione delle due stelle di neutroni che poi fu chiamato GW170817.

Voglio sottolineare con ben più di una punta di orgoglio il ruolo dell’Italia in questo progetto di collaborazione scientifica internazionale. L’interferometro Virgo è affiliato al progetto LVC: LIGO Scientific Collaboration and Virgo Collaboration fondato nel 1997 dal fisico sperimentale Barry Clark Barish (che nel 2016 ricevette il premio Enrico Fermi “per i suoi fondamentali contributi alla formazione delle collaborazioni scientifiche LIGO e LIGO-Virgo e per il suo ruolo nell’affrontare aspetti tecnologici e scientifici impegnativi la cui soluzione ha portato alla prima rilevazione delle onde gravitazionali “).

Virgo, oltre ad essere situato nel comune di Cascina, frazione Santo Stefano a Macerata (PI), gode della presenza di 8 tra ingegneri e fisici

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

dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) oltre che di altri 272 esperti provenienti dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Francia; dal Nikhef in Olanda; dall’MTA Wigner RCP in Ungheria; dal gruppo POLGRAW in Polonia; dall’Università di Valencia in Spagna; e dall’European Gravitational Observatory.

La presenza italiana nell’LVC si fa sentire anche tramite Adalberto Giazotto, fisico dell’INFN e “padre” di Virgo che nel 2001 propose una rete mondiale di interferometri e di utilizzarli come una single machine operante in sinergia. Altrettanto orgogliosi sono Fernando Ferroni e Antonio Masiero, rispettivamente presidente e vicepresidente dell’INFN, quest’ultimo  anche presidente di ApPEC, il consorzio che coordina la ricerca europea in fisica delle astroparticelle.

Molti sono anche gli italiani sparsi per il mondo che collaborano a questo enorme ed ambizioso progetto del quale vado fiero! Non mi stancherò mai di ribadire che la nostra nazione non è solo fucina di stantii stereotipi ma anche di eccellenze in campo scientifico, di ricerca e innovazione e soprattutto di entusiasmo e incrollabile fiducia nel futuro.

Altre considerazioni preferisco non farne, voglio rimanere in un ottica di realistico ottimismo e guardare alle nostre giovani leve che stanno per sperimentare un nuovo, entusiasmante modo di guardare ed ascoltare il nostro meraviglioso Universo.

Carl Sagan

 
Riecheggiano potenti le parole di Carl Sagan: “Da qualche parte, qualcosa di incredibile è in attesa di essere scoperto”.
 
Possiamo starne certi che la strada è solo agli inizi ma non abbiamo paura!
 
[Andrea Grossi]
 
#stelledineutroni #ondegravitazionali #LIGOVirgo #noidiminerva
 
https://dcc.ligo.org/public/0145/P170817/008/LIGO-P170817.pdf
https://it.wikipedia.org/wiki/Tempo_universale
http://www.sciencemag.org/news/2017/10/merging-neutron-stars-generate-gravitational-waves-and-celestial-light-show
http://science.sciencemag.org/content/early/2017/10/13/science.aap9455.full