16/06/16

Altre onde gravitazionali: l'astrofisica non è più la stessa**

Questo articolo è stato inserito nella sezione d'archivio dedicata alle ONDE GRAVITAZIONALI, all'interno della RELATIVITA' GENERALE

 

Le onde gravitazionali provenienti dall'unione di due buchi neri si sono rilevate un'altra volta (o forse due). La Scienza astrofisica è ormai cambiata e speriamo che l'homo sapiens sapiens di oggi riesca a sfruttarla nel modo più consono, in accordo con la visione di Galileo e come ringraziamento per una teoria che va al di là di ogni ammirazione.

E due (o forse tre)! Un’altra coppia di buchi neri si è unita, dando luogo a onde gravitazionali rivelate dai due strumenti di LIGO nello stato di Washington e della Louisiana il 26 dicembre 2015. I due mostri sono più piccoli di quelli dell’evento del 15 settembre 2015 (QUI e relativi link) e hanno dato un  segnale meno intenso, ma di più lunga durata. La distanza dovrebbe aggirasi intorno a 1.4 miliardi di anni luce (più o meno come il primo evento).Vediamo meglio le differenze più evidenti:

1) Le onde gravitazionali sono arrivate ai due rilevatori quasi esattamente nello stesso istante, implicando che l’oggetto deve trovarsi circa a metà strada tra di loro (posizione sulla sfera celeste, ovviamente). Due soli rivelatori non possono fare molti di più (sempre in attesa che VIRGO entri in azione) di quanto vediamo nella Figura che segue, in cui sono confrontate le posizioni possibili del sistema del 15 settembre e di quella del 26 dicembre 2015.

Le zone di cielo in cui dovrebbero essere localizzati gli ogetti che hanno dato origine alle onde gravitazionali. Le curve più ampie rappresentano una probabilità del 90%. Quelle gialle più interne, il 10%. Fonte: LIGO/Axel Mellinger
Le zone di cielo in cui dovrebbero essere localizzati gli oggetti che hanno dato origine alle onde gravitazionali. Le curve più ampie rappresentano una probabilità del 90%. Quelle gialle più interne, il 10%. Fonte: LIGO/Axel Mellinger

2) I due buchi neri sono più piccoli (14 e 8 masse solari) rispetto a quelli del 15 settembre (39 e 26 masse solari). Il segnale è stato decisamente più debole, ma la sensibilità della banda utilizzata ha permesso di studiare il fenomeno per un tempo più lungo (1 secondo contro 0.2 sec). Il che tradotto in termini “fisici” vuol dire avere assistito alle ultime 27 orbite dei due buchi neri prima dell’unione finale. Questo fatto permette di confrontare ancora meglio l’andamento del fenomeno con la teoria della relatività generale. Ci scommettereste? Ancora una volta l’osservazione è in perfetto accordo con le previsioni teoriche.  Di seguito il filmato che confronta i due eventi.

https://www.ligo.caltech.edu/video/ligo20160615v2

3) Uno dei due buchi neri ha mostrato una rotazione rapidissima. Il che vorrebbe dire che probabilmente faceva parte di un sistema doppio e che è diventato tale succhiando materiale dalla compagna.

A queste due rilevazioni, se ne accompagna probabilmente una terza dell’ottobre 2015 (vedi articolo QUI).

Anche se i numeri sono estremamente piccoli si può già tentare una rozza statistica. Vi dovrebbero essere dalle 9 alle 240 unioni di buchi neri per gigaparsec all’anno, o, in altre parole, una ogni dieci anni in un volume pari a un trilione di volte il volume della Via Lattea.

Per adesso c’è poco da dire di più… ma i pensieri volano in alto, molto in alto… Quando le osservazioni saranno accompagnate anche da quelle di VIRGO si potrà migliorare sia l’analisi del singolo evento, sia la sua posizione nel cielo (e quindi individuare -forse- la sorgente anche con altri strumenti).

Inoltre, nessuno sperava realmente di avere tali risultati con le sole strumentazioni di terra. Quando saranno attivi i rilevatori spaziali dovremmo fare un salto qualitativo e quantitativo enorme. Cari amici, è proprio iniziata una nuova Scienza astrofisica. Ciò che potrà veramente dirci sul nostro Universo va probabilmente al di là delle attese. Ma quello che meraviglia ancora di più è che tutto ciò che si osserva era contenuto in poche formule di quella mente eccelsa di Einstein.

Normalmente le osservazioni migliorano le teoria (vedi ad esempio il calcolo di un’orbita). In questo caso, sembra quasi di fare il contrario (almeno per adesso): la teoria riesce a inquadrare al meglio le osservazioni. Un cambiamento nella Scienza, ma anche nel modo di farla… Speriamo che l’uomo sia all’altezza di ciò che è riuscito a fare tecnologicamente e di quello che la Relatività Generale ha servito su un piatto d’argento. Che sia Scienza seria e mirata alla pura conoscenza e non scienza mediatica mischiata alla voglia di apparire e/o ad interessi di carriera ed economici

 

La gioia nell'osservare e nel comprendere è il dono più bello della natura.” (Albert Einstein)

Albert

 

 

 

 

NEWS del 2/6/2017  Terza rilevazione di onde gravitazionali

10 commenti

  1. Daniela

    Riguardo alle prospettive future in questo campo di ricerca, ho cercato qualche notizia su LISA e ho trovato QUESTO che sembra interessante... puoi, per favore, spiegare a tutti con poche semplici parole (come tu, Enzo, sai ben fare  :wink: ) in cosa consiste?

  2. cara Dany,

    poche parole, in attesa di scrivere qualcosa di più completo...

    LISA è stato "soltanto" un esperimento per vedere se è possibile ottenere una caduta libera perfetta per due oggetti. In parole semplici fare in modo che due corpi siano perfettamente immuni da qualsiasi forza a parte la gravità. Un po' come cadere con  un ascensore libero da funi e vedere che due oggetti galleggiano senza peso, mantenendo la stessa distanza. Ciò è vero se esiste solo la gravità, dato che essa è uguale per tutti qualsiasi sia la massa. In altre parole, il principio di equivalenza della RG... Insomma, i due corpi devono restare immobili uno rispetto all'altro nel loro sistema di riferimento.

    LISA è stata inserita nel primo punto lagrangiano tra Terra e Sole a 1,5 milioni di km.

    Il successo è stato completo. A questo punto si può pensare di costruire eLISA, dove tre masse saranno sistemate a un milione di chilometri una dall'altra e rimarranno immobili nel loro sistema di riferimento. Qualsiasi minima variazione di questa distanza sarà allora dovuta a una deformazione dello spazio-tempo, ossia alle onde gravitazionali. Maggiore è la distanza è più piccole variazioni si possono misurare...

     

     

     

  3. Daniela

    Chiarissimo, grazie!

    :-D

  4. Gianni Bolzonella

    Velocità vicine a quelle della luce di masse così grandi hanno stirato lo spazio consumando tre masse solari di energia,è corretta questa immagine mentale?

  5. Mario Fiori

    Stupendo Enzo , e VIRGO quali sorprese ci darà? Einstein se avesse avuto gli strumenti attuali avrebbe tirato fuori teorie inimmaginabili , sarebbe andato oltre ed avrebbe espresso sicuramente in anticipo ciò che si scoprirà in seguito. Mente eccelsa.

  6. caro Gianni,

    diciamo che in questo gioco di titani una certa massa enorme si è trasformata nell'energia che ha causato le onde gravitazionali. Un'energia capace di stropicciare lo spazio-tempo.

  7. caro Mario,

    più che VIRGO che permetterà di localizzare meglio la sorgente e magari  di farla osservare in un altra lunghezza d'onda, mi "spaventano" le potenzialità di eLISA. Se pochi chilometri di braccio porta già a questi risultati (con i problemi di essere su un pianeta pieno di disturbi), immagina cosa farà un braccio di un milione di chilometri, perfettamente immune da disturbi... Forse dovremo stare attenti a muoverci troppo in fretta se no se ne accorge  :mrgreen:

  8. Seba

    Io ho pensato a questo :

    Che i buchi neri siano più numerosi di quello che si pensava? Forse la cosiddetta materia oscura non sarà più così oscura?

    Potrebbe essere?

    Viviamo  in un'epoca molto interessante non c'è che dire.

  9. Arturo Lorenzo

    Questa è la seconda volta che, leggendo l'articolo e ascoltando la conversione in audio del segnale rilevato da LIGO, provo la sensazione di assistere a qualcosa di davvero straordinario. E' davvero stupefacente che l'energia liberata dal frenetico e parossistico valzer accelerato finale di due buchi neri arrivi fino a noi dopo miliardi di anni e si riesca a rilevarla. Mi chiedo cosa sarà capitato nelle "vicinanze" spazio-temporali di un tale catastrofico evento ?! Davvero ne vedremo delle belle spostando lo strumento di rilevazione nello Spazio. Certo, mi piacerebbe approfondire la conoscenza del come si risale dall'osservazione del fenomeno alle masse dei buchi neri in rotazione tra loro o come si scopre che uno dei due ruotava anche su sé stesso. Sono dettagli che restano riservati agli addetti ai lavori o ci si può arrivare anche noi ?

     

  10. caro Seba,

    certo che qualcosa dovrà essere cambiato nelle varie stime, ma diciamo che qualsiasi statistica è per adesso veramente prematura. Aspettiamo eLISA e molto si chiarirà...

    Caro Arturo,

    ricavare i vari dati dalle equazioni di Einstein tensoriali è sicuramente qualcosa che va ben oltre questo circolo. Io stesso dovrei andarmele a studiare con attenzione perché non le ho mai affrontate. Tuttavia, appena ho un po' di tempo (al momento sono un po' preso anche con problemi familiari...) potrei cercare qualche link ben fatto che possa dare almeno la via da seguire.

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