Introduzione
La Terra e l’universo che ci circonda sono immersi in un sottofondo di onde spaziotemporali chiamate onde gravitazionali, secondo quanto riportato da un gruppo di scienziati. Queste onde oscillano molto lentamente nel corso degli anni e dei decenni e si pensa che derivino principalmente da coppie di buchi neri supermassicci che spiraleggiano lentamente insieme prima di fondersi.
Una ricerca durata 15 anni
Questa scoperta rivoluzionaria, dettagliata in una serie di articoli pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, è il risultato di 15 anni di osservazioni meticolose da parte del North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav). Finanziato dalla National Science Foundation (NSF), il NANOGrav comprende oltre 190 scienziati provenienti dagli Stati Uniti e dal Canada. Hanno utilizzato radiotelescopi presso l’Osservatorio di Arecibo a Porto Rico, il Green Bank Telescope in Virginia Occidentale e il Very Large Array nel New Mexico per monitorare 68 stelle morte, chiamate pulsar, nel cielo. Le pulsar hanno agito come una rete di boe galleggianti su un mare lentamente ondulante di onde gravitazionali.
Costruire fiducia nei risultati
“L’effetto delle onde gravitazionali sulle pulsar è estremamente debole e difficile da rilevare, ma abbiamo costruito fiducia nei risultati nel tempo man mano che abbiamo raccolto più dati”, afferma Katerina Chatziioannou, membro del team NANOGrav e professoressa assistente di fisica al Caltech. “In futuro, continueremo a fare ulteriori osservazioni e confronteremo i nostri risultati con quelli dei partner internazionali, il che ci permetterà di apprendere di più dai dati”.
Svelare i buchi neri
“Abbiamo un nuovo modo di indagare su cosa succede quando i mostruosi buchi neri al centro delle galassie iniziano una spirale di morte lenta ma inesorabile”, afferma Joseph Lazio, membro del team NANOGrav, scienziato principale presso il Jet Propulsion Laboratory (JPL) e visiting associate in astronomia al Caltech, che gestisce il JPL per la NASA. ”Pensiamo che questo processo sia standard per molte galassie, e abbiamo visto molti esempi a vari passaggi, ma stiamo finalmente iniziando a intravedere uno dei passaggi finali chiave”.
Onde gravitazionali: un concetto einsteiniano
Albert Einstein propose per la prima volta il concetto di onde gravitazionali nel 1916. Tuttavia, non fu fino a circa un secolo dopo che furono rilevate direttamente dal LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) finanziato dalla NSF. Hanno rilevato onde provenienti da una coppia di buchi neri distanti in collisione.
Il ronzio collettivo dei buchi neri in fusione
Nel nuovo studio, si pensa che NANOGrav abbia rilevato un ronzio collettivo di onde gravitazionali provenienti da molte coppie di buchi neri supermassicci in fusione in tutto l’universo. “Le persone paragonano questo segnale più a un mormorio di sottofondo rispetto alle grida che raccoglie LIGO”, spiega Chatziioannou, che è anche membro del team LIGO e William H. Hurt Scholar.
Comprendere il ronzio cosmico
La rete di pulsar di NANOGrav è anche conosciuta come un array di temporizzazione pulsar. Le pulsar, che si formano dalle esplosioni di stelle massicce, emettono fari di luce che ruotano rapidamente a intervalli molto precisi. “Questi sono come fari di un faro che passano a un ritmo regolare. Puoi prevedere il tempo a un livello di decine di nanosecondi. Hanno lo stesso livello di precisione degli orologi atomici in alcuni casi”, afferma Meyers.
Ulteriori esplorazioni e conclusioni
I futuri risultati di NANOGrav includeranno il telescopio CHIME del Canada, che si è unito al progetto nel 2019. Anche il Deep Synoptic Array-2000 del Caltech, un array di 2.000 antenne radio previsto per essere costruito nel deserto del Nevada e iniziare le operazioni nel 2027, si unirà alla ricerca.
Gli scienziati sperano di rispondere a misteri sulla natura dei buchi neri supermassicci in fusione, come la loro frequenza, cosa li unisce e quali altri fattori contribuiscono alla loro coalescenza.
In sintesi, la scoperta delle onde gravitazionali fornisce un nuovo strumento per comprendere meglio i buchi neri supermassicci in fusione, un fenomeno ancora avvolto nel mistero. Questa scoperta è il risultato di 15 anni di osservazioni meticolose e rappresenta un passo importante nella comprensione dell’universo che ci circonda.