24/02/16

Da prendere con le molle, ma… **

NEWS! L'ipotesi avanzata in questo articolo è divenuta realtà: rilevata la fonte di onde gravitazionali grazie alla classica osservazione elettromagnetica (luce). Si apre una nuova era nell'astrofisica!

 

Il telescopio spaziale Fermi ha “sentito” un lampo nei raggi gamma circa 0.4 secondi dopo la rilevazione delle onde gravitazionali. La zona di cielo sembrerebbe essere anche la stessa… Ho aspettato a scrivere qualcosa, per valutare la serietà del comunicato. Le incertezze sono enormi e non vi sono state conferme ulteriori, tuttavia l’ipotesi fatta è altamente suggestiva e merita qualche riflessione.

Il lampo di raggi gamma, rilevato da Fermi solo una frazione di secondo dopo lo storico segnale delle onde gravitazionali, è sembrato veramente una ciliegina sopra la torta troppo bella per essere vera. Può, infatti, essere, facilmente, un segnale del tutto separato così come un disturbo della strumentazione, tuttavia vale la pena rifletterci un po’ sopra.

Innanzitutto, l’unione di due buchi neri e l’emissione di un lampo di raggi gamma non hanno, in principio, niente in comune. A parte la potenza necessaria, due buchi neri che si abbracciano rapidamente dovrebbero risultare del tutto invisibili nelle onde elettromagnetiche. D’altra parte non si può pensare che il segnale ottenuto da LIGO possa essere dovuto un evento di energia ben minore come, ad esempio, una supernova. Il modello teorico si discosta completamente dalla seconda eventualità.

Tuttavia, si potrebbero salvare capra e cavoli… L’ipotesi, un po’ fantascientifica (ma non poi tanto), coinvolgerebbe un parto gemellare durato solo pochi minuti. Immaginiamo una stella decisamente massiccia che stia collassando verso un buco nero. Mentre la materia cade verso il nucleo, a causa della conservazione del momento angolare, la velocità di rotazione aumenta di molto e non è per niente impossibile che il nucleo stesso si separi in un sistema doppio quasi a contatto (in fondo, è lo stesso processo che avevamo proposto per la nascita degli asteroidi binari quasi a contatto).

Non uno, ma due buchi neri, separati da una distanza di poche migliaia di chilometri. In un attimo o poco più i due buchi neri iniziano a spiraleggiare uno verso l'altro, unendosi in un solo corpo. Le onde gravitazionali sono state preparate a puntino… ma anche l’emissione di raggi gamma, dovuta al materiale che sta cadendo e che viene sparato verso l’esterno in modo simile a quanto capita in un’unica supernova (o giù di lì).  L’intervallo di 0.4 secondi sarebbe anche compatibile con il modello e confermerebbe (ma è necessario?) che le onde gravitazionali viaggiano veramente alla velocità della luce.

L’ipotesi è molto suggestiva, ma resta un’ipotesi difficilmente verificabile, dato che solo Fermi ha sentito il lampo. Tuttavia, il lavoro apre la porta a quello che dovrà succedere nel futuro. Le onde gravitazionali hanno bisogno di altri dati per avere la loro origine localizzata esattamente. Inoltre, l'individuazione elettromagnetica  darebbe una misura della distanza, da confrontare con quella ottenuta, in modo del tutto indipendente,  attraverso il modello descritto dalle onde gravitazionali.

Sarebbe troppo bello aver ottenuto due piccioni con una fava... ma resta il fatto che il lavoro ha iniziato a far riflettere su ciò che deve essere pianificato per fare della rilevazione di onde gravitazionali qualcosa di ancora più utile. Siamo proprio entrati nel … domani? Se lo merita e lo saprà sfruttare questa creatura il cui cervello sembra regredire invece che evolversi? Speriamo proprio di sì.

Articolo originale QUI.

7 commenti

  1. Mik

    Enzo scusa c'è qualche stima di quanto sia stato lo "stiracchiamento" dello spazio-tempo in prossimità dell'evento causato dalle onde gravitazionali emesse? Mi spiego, noi abbiamo rilevato spostamenti di frazioni del.diametro dei protoni (10^-21 m o giù di li), ma un LIGO a qualche milione di chilometri dal sistema di quanto si sarebbe "stiracchiato"? Metri?

  2. caro Mik,

    in linea di massima, le onde gravitazionali perdono di intensità per effetti geometrici (più lontano vai e meno onda raccogli, come per la luce). Tuttavia, esse si propagano senza avere problemi di interazione con la materia e quindi non dovrebbero smorzarsi. D'altra parte esse non sono lineari ma molto più complesse. Direi che la distanza conta nel senso che per avere una certo valore di deformazione tra un capo e l'altro dell'asta che si deforma, più vicino vai e meno lunga deve essere l'asta o, analogamente, a parità di lunghezza dell'asta, più vicino vai e maggiore è la deformazione tra i due capi. Potrei dirti di eseguire una semplice proporzione, ma la non linearità e il fatto stesso che tu non misuri l'intensità dell'onda direttamente, ma una sua variazione tra due punti più o meno distanti, rende la faccenda sicuramente più complessa.

    Non è facile darti una risposta che non sia troppo approssimativa e nemmeno è pensabile descrivere la matematica che ci sta dietro. Tuttavia allego due testi, di diversa difficoltà, che potrebbero chiarire meglio quanto richiesto...

    http://www.df.unipi.it/~fidecaro/public_files/Gravitazione%20Sperimentale/Lezione_4.pdf

    http://www.roma1.infn.it/rog/group/frasca/b/sfrog1.html

     

  3. The_Borg

    Vi prego di scusare la mia ignoranza in materia ma vi chiedo: la traiettoria delle onde gravitazionali è modificata nel suo tragitto sino a noi come avviene alla luce (effetto lente) oppure la sua scarsa interazione con la materia la fa procedere in linea retta?

    Penso più che altro al fatto che in 1,3 miliardi di anni di viaggio avranno sicuramente incontrato il disturbo di qualche buco nero e/o altre super masse.

    Vi ringrazio per l'attenzione.

  4. caro Borg (non sei il tennista, vero? :mrgreen: ),

    le onde gravitazionali possono attraversare la Terra senza rendersene conto (o quasi). In generale, come dici tu, la quasi nulla interazione con la materia le rende ben meno influenzabili della luce. Esse rappresentano la deformazione spaziotemporale stessa e non un qualcosa che la subisce, come la luce. Se poi incontrassero un'altra sorgente di onde gravitazionali, beh... dovremmo pensare a una loro "somma", ma sarebbe un caso molto difficile da ipotizzare (due eventi della stessa potenza che accadono nello stesso istante  o combinazioni temporali e geometriche ancora più improbabili). Tuttavia, se dovesse capitare, i modelli potrebbero forse riuscire a prendere due piccioni con una fava.

    Attento, comunque, a non pensare che buchi neri o super masse siano sorgenti di onde gravitazionali... E' necessaria una forte accelerazione di masse o un cambiamento asimmetrico di massa (ciò che conta è il momento di quadrupolo del sistema)..

  5. Mik

    Grazie Enzo come sempre gentilissimo. Provo a dare un occhiata ai link che mi hai indicato. :)

  6. The_Borg

    Grazie Enzo. Come sempre esaustivo e veloce. Certo che, forse, avrei potuto pensare alla somma ma spieghi tutto così bene che ogni cosa sembra facilissima. ;-)

    Mi permetto di tediarti ancora. Come percepirebbe il tempo un ipotetico osservatore toccato dalla massima emissione delle sole onde gravitazionali (=distanza minima possibile dalla sorgente) escludendo per un attimo la presenza dei due, poi uno, buchi neri? 3 masse solari di emissione a corta distanza non dovrebbero influenzare la materia? Ri-grazie.

    PS
    Non gioco a tennis ma a hockey.

  7. caro Borg,

    ti ringrazio...

    Se non vi è materia che cade dentro ai buchi neri (caso supernova) l'energia emessa è solo di onde gravitazionali e quindi abbiamo solo una contrazione e dilatazione spaziotemporale. Spazio e tempo oscillerebbero rispetto a un possibile sistema di riferimento. In poche parole, le onde gravitazionali trasportano comunque energia, sotto forma di deformazione della geometria dello spaziotempo. Ogni massa vicina sarebbe influenzata solo da questo effetto e non da altre fonti energetiche. Se, invece, vi fosse materia in caduta, essa si riscalderebbe ed emetterebbe  onde elettromagnetiche... Spero di essere chiaro...

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