Avanzamenti nella tecnologia di rilevamento delle onde gravitazionali
(METEOGIORNALE.IT) Un team internazionale guidato da ricercatori dell’Università del Minnesota ha compiuto passi da gigante nella tecnologia di rilevamento delle onde gravitazionali, sviluppando un sistema di notifica rapida in grado di inviare allarmi entro 30 secondi dalla rilevazione. Questo sistema di allerta rapida è fondamentale per lo studio delle stelle di neutroni e dei buchi neri, nonché per la comprensione della formazione degli elementi pesanti.
Uno studio recente, pubblicato sulla rivista Proceedings of the National Academy of Sciences degli Stati Uniti d’America (PNAS), ha come obiettivo il miglioramento del rilevamento delle onde gravitazionali, ovvero distorsioni nello spazio e nel tempo. I ricercatori del College of Science and Engineering dell’Università del Minnesota Twin Cities hanno co-diretto la ricerca con un team internazionale.
La ricerca mira a inviare allarmi agli astronomi e agli astrofisici entro 30 secondi dal rilevamento, contribuendo a migliorare la comprensione delle stelle di neutroni e dei buchi neri e di come vengono prodotti elementi pesanti, inclusi oro e uranio.
Tecnologia di rilevamento delle onde gravitazionali
Le onde gravitazionali interagiscono con lo spazio-tempo comprimendolo in una direzione mentre lo allungano nella direzione perpendicolare. Per questo motivo, i rilevatori di onde gravitazionali all’avanguardia attuali sono a forma di L e misurano le lunghezze relative del laser utilizzando l’interferometria, un metodo di misurazione che osserva i modelli di interferenza prodotti dalla combinazione di due fonti luminose. Rilevare le onde gravitazionali richiede misurazioni della lunghezza del laser estremamente precise: equivalenti a misurare la distanza dalla stella più vicina, a circa quattro anni luce di distanza, fino alla larghezza di un capello umano.
Miglioramenti nel rilevamento delle onde gravitazionali
Questa ricerca fa parte della collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA (LVK), una rete di interferometri per onde gravitazionali distribuiti in tutto il mondo. Nell’ultima campagna di simulazione, sono stati utilizzati dati provenienti da precedenti periodi di osservazione e sono stati aggiunti segnali simulati di onde gravitazionali per mostrare le prestazioni del software e degli aggiornamenti delle apparecchiature. Il software può rilevare la forma dei segnali, tracciare il comportamento del segnale e stimare quali masse sono coinvolte nell’evento, come stelle di neutroni o buchi neri. Le stelle di neutroni sono le stelle più piccole e dense conosciute e si formano quando stelle massicce esplodono in supernove.
Allarmi in tempo reale e avanzamenti osservativi
Una volta che il software rileva un segnale di onda gravitazionale, invia allarmi agli abbonati, che di solito includono astronomi o astrofisici, per comunicare dove il segnale è stato localizzato nel cielo. Con gli aggiornamenti in questo periodo di osservazione, gli scienziati sono in grado di inviare allarmi più rapidamente, in meno di 30 secondi, dopo il rilevamento di un’onda gravitazionale.
“Con questo software, possiamo rilevare l’onda gravitazionale proveniente dalle collisioni di stelle di neutroni che normalmente è troppo debole per essere vista a meno che non sappiamo esattamente dove guardare”, ha affermato Andrew Toivonen, studente di dottorato presso la School of Physics and Astronomy dell’Università del Minnesota Twin Cities. “Rilevare prima le onde gravitazionali aiuterà a localizzare la collisione e consentirà agli astronomi e agli astrofisici di completare ulteriori ricerche.”
Gli astronomi e gli astrofisici potrebbero utilizzare queste informazioni per comprendere il comportamento delle stelle di neutroni, studiare le reazioni nucleari tra stelle di neutroni e buchi neri in collisione e come vengono prodotti elementi pesanti, inclusi oro e uranio.
Questo è il quarto ciclo di osservazione utilizzando l’Osservatorio di Onde Gravitazionali con Interferometro Laser (LIGO), e osserverà fino a febbraio 2025. Tra i tre periodi di osservazione precedenti, gli scienziati hanno apportato miglioramenti al rilevamento dei segnali. Dopo la fine di questo ciclo di osservazione, i ricercatori continueranno ad analizzare i dati e a effettuare ulteriori miglioramenti con l’obiettivo di inviare allarmi ancora più rapidamente.
Il documento multi-istituzionale includeva anche Michael Coughlin, professore assistente presso la School of Physics and Astronomy dell’Università del Minnesota, oltre a Toivonen.
LIGO è finanziato dalla National Science Foundation e gestito da Caltech e MIT. Più di 1.200 scienziati e circa 100 istituzioni di tutto il mondo partecipano allo sforzo attraverso la Collaborazione Scientifica LIGO. (METEOGIORNALE.IT)
