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Nuovi segnali gravitazionali dallo spazio:
prime osservazioni congiunte di VIRGO e LIGO
Image credit: NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet



Ancora un significativo passo avanti nello studio delle onde gravitazionali e nella comprensione dell’universo, grazie alle prime osservazioni congiunte da parte delle antenne Virgo e LIGO, che si collocano nel filone per il quale è stato attribuito il premio Nobel 2017 per la Fisica.

Advanced Virgo è un’antenna gravitazionale interferometrica, costruita a Cascina (PI) e gestita dalla Collaborazione Virgo con finanziamenti italo-francesi dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS). Il 1° Agosto 2017, alle ore 10:00 UTC, essa si è unita al ciclo di osservazione O2 delle due analoghe antenne Advanced LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) situate in USA a Livingston, Louisiana (USA) e Hanford, Washington (USA) e finanziate dalla National Science Foundation (NSF). L’aggettivo Advanced si riferisce alla seconda generazione di interferometri, con sensibilità migliorate fino alla capacità di estrarre dal rumore le infinitesime variazioni di distanza indotte dalle onde gravitazionali: dell’ordine di 10-19 m, circa un decimillesimo del diametro di un protone.

Il primo evento osservato, denominato GW170814, è datato 14 Agosto 2017, 10:30:43 UTC. I due interferometri di LIGO e quello di Virgo hanno osservato un’onda gravitazionale prodotta dalla coalescenza di un sistema binario di buchi neri, con masse stimate di circa 31 e 25 masse solari, a una distanza di circa 1.8 miliardi di anni luce. Passando da due a tre rivelatori, la stima del volume di universo che contiene la sorgente si riduce di un fattore maggiore di 20. Infatti il settore angolare della volta celeste in cui si trova la sorgente di GW170814 è di 60° quadrati, più piccola di un fattore 10 rispetto a quella stimata utilizzando solo i dati di LIGO. Anche l’accuratezza della stima della distanza della sorgente migliora significativamente con l’aggiunta dei dati di Virgo.

Adalberto Giazotto, fisico dell’INFN e “padre” di Virgo commenta: “Nel 2001 avevo proposto di realizzare una rete mondiale di interferometri e di utilizzarli come una single machine. Oggi questo sogno si è realizzato e sono convinto che le scoperte che faremo da qui in avanti lasceranno un’impronta profonda nella Fisica.”

Il secondo evento, denominato GW170817, è ancora più importante, in quanto è la prima osservazione di un’onda gravitazionale prodotta dal collasso di un sistema binario di stelle di neutroni, con masse stimate di 1.1 e 1.6 masse solari a una distanza di circa 130 milioni di anni luce. L’onda gravitazionale è stata registrata il 17 Agosto 2017 alle 12:41 UTC e la sinergia dei tre interferometri ha permesso di collocare la posizione della sorgente in un settore di circa 28° quadrati dell’emisfero meridionale della sfera celeste, alla periferia della galassia NGC4993.

Circa due secondi dopo, gli osservatori orbitali Fermi della NASA e INTEGRAL dell’ESA hanno captato un lampo di raggi gamma proveniente dalla medesima direzione.

Nelle ore e nei giorni successivi, grazie alla precisione raggiunta nel localizzare la sorgente, la radiazione elettromagnetica generata nel corso dello stesso evento cosmico è stata osservata da altri 70 telescopi e radiotelescopi, sia terrestri che satellitari, in varie finestre spettrali (ottiche, raggi X, radiofrequenze): è la prima osservazione “multimessaggero” di onde gravitazionali ed elettromagnetiche della storia.

Questa osservazione sarà ricordata come uno degli eventi cosmici più studiati”, aggiunge Laura Cadonati (Georgia Tech), portavoce vicario della LSC, “e apre davvero le porte a un nuovo modo di fare Astrofisica”

UNISA partecipa a alla Collaborazione Scientifica Virgo sin dagli inizi del 1987 attraverso il gruppo di ricerca DIPMED/DIFARMA del prof. Fabrizio Barone e attraverso il gruppo di ricerca DIEM del prof. Maurizio Longo, il secondo anche in unione al gruppo di ricerca di UNISAnnio del prof. Innocenzo M. Pinto e per esso alla Collaborazione Scientifica LIGO, nella quale è inserito più di recente il gruppo di ricerca DF del prof. Fabrizio Bobba.

Le attività del gruppo DIPMED/DIFARMA sono oggi incentrate su R&D di sensori e sistemi per la prossima generazione di rivelatori; quelle del gruppo DIEM sono dedicate all’elaborazione dei segnali gravitazionali utilizzando le rappresentazioni tempo/frequenza; quelle del gruppo DF riguardano la caratterizzazione microscopica morfologico-strutturale dei “coating” ottici degli specchi degli interferometri.


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