Quanto sono fondati i rumor sulle nuove onde gravitazionali?

Tutto è cominciato qualche giorno fa con un tweet, e da allora nella comunità scientifica non si parla d’altro.

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28 agosto 2017, 9:18am

Raffaele Farinaro


Lo scorso 25 Agosto si è concluso ufficialmente il secondo Advanced Detector Observing Run, in breve 'O2', che vede la collaborazione di LIGO e dell'italianissimo Virgo che dallo scorso 30 Novembre hanno unito le forze in cerca di nuove onde gravitazionali. Come si legge dal comunicato ufficiale, alcuni "candidati promettenti" sono stati individuati e i dati sono stati inviati ai vari istituti astronomici che collaborano con il progetto per essere analizzati e quindi ufficialmente divulgati (ad alcune condizioni). Niente di ufficiale quindi, eppure in questi giorni non si parla d'altro che di una nuova sorgente di onde gravitazionali. Tutto è cominciato il 18 Agosto, con il tweet dell'astronomo J. Craig Wheeler:

A rincarare la dose ci si è messo anche l'astronomo Andy Howell, che sempre su twitter scrive:



Ma cosa ci sarebbe di speciale in queste nuove onde gravitazionali? LIGO ha finora ufficialmente individuato tre onde gravitazionali, tutte imputabili a questi strani esseri spaziali che sono i buchi neri. Ciò significa che il segnale gravitazionale è l'unico strumento che abbiamo per individuare un evento del genere: il buco è detto "nero" proprio perché non emette alcun tipo di radiazione rilevabile — ci sarebbe la radiazione di Hawking, ma è frutto di fluttuazione quantistiche che producono segnali molto deboli, e che ad oggi non sono stati mai direttamente osservati. Quando Wheeler parla di "controparte ottica" del segnale, sta quindi di fatto escludendo i buchi neri, lasciando spazio ad altri enti celesti che LIGO e Virgo stanno monitorando: i sistemi binari di stelle di neutroni.

Le stelle di neutroni sono i resti del collasso del nucleo di stelle massive (10-30 volte la massa del sole) e dell'esplosione come supernove. Per dare qualche numero senza pretesa di accuratezza, stelle con masse inferiori a 8-10 volte quella del sole danno origine alle nane bianche, quelle che superano le 30 masse solari collassano in buchi neri. La particolarità di queste stelle è l'incredibile densità raggiunta: in una regione di soli 10-20 km circa di raggio è racchiusa una volta e mezzo la massa del Sole; si tratta di una densità simile a quella dei nuclei atomici, ma estesa per decine di chilometri. Queste caratteristiche strabilianti non sono replicabili nei laboratori sulla Terra, e ciò rende l'osservazione di queste stelle l'unico modo per cercare di capire cosa succede alla materia quando è sottoposta a pressioni e densità così elevate.

Per nostra fortuna, queste stelle sono state spesso osservate in sistemi binari, in una danza che è ritenuta tra i più grandi emettitori di onde gravitazionali: è per questo che LIGO ne monitora l'attività sin dal primo run. Ma non finisce qui: la fusione di queste stelle genera un'esplosione di energia tale che la maggior parte degli elementi pesanti che si trovano nel nostro universo sembra provenire da queste (parliamo di oro, platino, mercurio etc).

La differenza fondamentale tra un evento del genere e la fusione di due buchi neri (oltre alla già citata presenza di un'impronta ottica che arricchisce il numero di informazioni ottenibili) sta nell'ampiezza e nella frequenza di questi segnali: dato che queste stelle sono meno massive ma più estese, i segnali sono meno intensi ma distribuiti su tempi molto più lunghi (minuti o anche ore, rispetto alle frazioni di secondo per i buchi neri massivi). Per risolvere segnali così deboli è stato sviluppato un sistema di analisi che prevede l'utilizzo di cluster di computer in parallelo, una tecnica simile a quella utilizzata nel progetto BOINC.

Una scoperta del genere sarebbe qualcosa di incredibile, unica nel suo genere, che permetterebbe di studiare queste misteriose stelle come mai prima d'ora. Ma nel mondo scientifico gridare "al lupo" prima di un'attenta analisi non conduce tipicamente a grandiosi risultati. Alla stessa conclusione deve essere arrivato anche Craig Wheeler, che possiamo individuare con una ragionevole confidenza come l'artefice di questo scoop scientifico, che si è scusato ufficialmente sulla solita piattaforma:


Proprio la portata della notizia ha reso questo gesto così eclatante: comunicazioni del genere devono essere distribuite dai canali ufficiali solo quando si è molto sicuri dei risultati sperimentali, non ci si può lasciar trascinare ciecamente dall'entusiasmo.

Nell'attesa di risultati concreti, LIGO e Virgo verranno sottoposti ad un intensivo anno di upgrade che ne migliorerà ancora l'incredibile sensibilità che già gli ha permesso di rintracciare un'increspatura dello spazio tempo causata dalla collisione di due buchi neri avvenuta circa un miliardo e mezzo di anni fa. Così, giusto per non dimenticare.