Dic 5

Se una farfalla sbatte le ali a Pechino... **

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

 

Le onde gravitazionali fanno sempre meno notizia. Un bene perché significa che le scoperte crescono e un male perché forse fa perdere di vista l'eccezionalità della loro rilevazione.

Se una farfalla sbatte le ali a Pechino, può darsi che domani ci sia pioggia... Questo è uno dei classici esempi per far capire il caos, dove basta una minima variazione delle condizioni iniziali, in un certo luogo e in un certo tempo, per innescare una catena di eventi capaci di portare a un risultato completamente diverso dal previsto. Io invece lo vorrei usare per fare il punto sulle sorgenti di onde gravitazionali.

Immaginiamoci la fusione di una coppia di buchi neri o di stelle di neutroni o anche di molto meno (tra non molto) ed ecco che tutto lo spaziotempo viene coinvolto da una lieve "stropicciatura" che è, in fondo, un niente per l'enormità dell'Universo. La differenza fondamentale sta nel fatto che queste "farfalle" cominciano a essere sentite sempre più frequentemente e a volte si riescono perfino a localizzare. E' quello sta stanno facendo, in stretta collaborazione, LIGO e Virgo, capaci di sentire e valutare queste onde che si propagano seguendo le intuizioni del grande Einstein.

Nel clima dobbiamo accettare il caos e cercare di creare modelli che tengano in conto sempre più fattori fondamentali, ma certo non siamo ancora riusciti a localizzare le farfalle. In altre parole, le farfalle per farsi "sentire" devono essere viste direttamente o al limite, deve essere sentito il battito delle ali tra le molecole dell'atmosfera. Un sogno, ovviamente... Invece, le farfalle delle onde gravitazionali riescono a farsi riconosce, per lontane che siano, dal loro battito d'ali e tutto lo spaziotempo subisce questa vibrazione ormai alla portata della tecnologia umana (quella veramente utile). Un nuovo modo di avere informazioni dalle farfalle cosmiche che mai riusciranno a fare le  splendide farfalle terrestri. Faranno, magari, piovere, ma non daranno mai un segno della loro esistenza in quel di Pechino e di quello che stanno facendo. Esse contribuiscono al caos, mentre le onde gravitazionali contribuiscono a una nuova, fondamentale informazione sui fenomeni più potenti dell'Universo.

Se poi a questa informazione si unisce anche quella delle onde elettromagnetiche, ecco che siamo di fronte a conclusioni chiare e nette, ben lontane dal caos delle farfalle. Sarebbe come veder piovere improvvisamente e riuscire a localizzare la farfalla che ha innescato la catena indescrivibile di eventi. Le onde gravitazionali sono descrivibili e come! Danno sicurezze e possono anche essere localizzate esattamente.

Dopo il grande entusiasmo della prima ricezione e quello ancora più sconvolgente della ricezione localizzata perfettamente nello spaziotempo, attraverso l'osservazione elettromagnetica classica, hanno fatto in fretta a diventare fenomeni di "routine". Da un lato dispiace un po', ma dall'altro concorre a farle diventare sempre più velocemente una nuova fonte d'informazione, un nuovo "senso" a disposizione dell'uomo che vuole interpretare le meraviglie del Cosmo.

onde-gravitazionali-Einstein-320x234Se osservo una stella mai vista prima, dopo aver messo a punto un telescopio ancora più potente, non grido certo al miracolo, anche se è, comunque, un mattoncino in più per costruire il teatro dell'Universo. Prima o poi succederà anche per l'informazione gravitazionale (i satelliti di LISA stanno scalpitando per mettersi al lavoro) e molte ipotesi e teorie cambieranno. Ah se ci fosse ancora Einstein a vederle e a toccarle con mano (forse è proprio il "tatto" il senso più vicino al modo con cui si riceve questa nuova informazione).

Sì, vi ho riempito di parole, forse inutili e/o ben lontane dalla realtà astrofisica. Torniamo a casa e diamo la notizia che forse pochi si aspettavano: a tutt'oggi sono ormai ben undici gli eventi che hanno prodotto onde gravitazionali "toccate" in gran parte dalla collaborazione di  LIGO  e Virgo,  tutte, meno una, causate dalla fusione di due buchi neri. L'undicesima è stata "solo" la fusione di due stelle di neutroni. In qualche caso la localizzazione è stata molto buona se non proprio perfetta come quella osservata  anche per via elettromagnetica, relativa alle due stelle meno massicce.

Non vi voglio riempire di codici e numeri, ma vi lascio a un filmato e a qualche rappresentazione molto semplificata, ricordando che è già iniziato a formarsi un vero e proprio catalogo delle sorgenti gravitazionali. Ben venga la "routine", ma ogni tanto pensiamo sia a chi è riuscito a prevederle sia a chi è riuscito a toccarle.

Quella che segue è la mappa delle undici sorgenti. In alcuni caso il luogo di origine è molto vago, in altri ben più circoscritto, soprattutto quando  è stato registrato da entrambi i due ricevitori LIGO e da Virgo (LHV). La migliore in assoluto è ovviamente la fusione della coppia di stelle di neutroni (la GW170817 ). Tra parentesi, il codice è molto semplice... GW (Gravitational Wave) e poi la data della ricezione (anno, mese, giorno).

Fonte: Virgo
Fonte: Virgo

Quello che segue è un bellissimo filmato relativo alle dieci fusioni di buchi neri (i pallini corrispondono ai loro orizzonti degli eventi, ossia alla massa) con tanto di curva del segnale ricevuto.

Di seguito, infine, uno schema che identifica le masse prima e dopo la fusione. E non stupiamoci certo se la somma non è uguale al totale... l'energia deve nascere da qualcosa come dice molto bene Einstein con la sua più famosa formula...

Fonte: LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern
Fonte: LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern

Ringrazio di vero cuore Paolo che mi ha aiutato a trovare la documentazione.

Articoli originali QUIQUI

5 commenti

  1. Frank

    La perdita di massa sembra essere circa il 10%, dal grafico sopra. Si può ipotizzare un grafico statistico di massa totale che si è "consumata" dal Big Bang a oggi?

    La new entry è dovuta ad una affinazione degli strumenti, alla casistica o altro?

  2. non pretendere troppo... abbi pazienza: è ancora presto per una statistica.

    Direi soprattutto al tempo dedicato alla ricerca, con gli strumenti a pieno regime.

  3. Paolo

    Caro Enzo, innanzitutto consiglio a tutt@ di guardare il filmato.  8-O

    Tra le tante cose mi chiedevo, chissà se questo nuovo ed ondivago senso gravitazionale riuscirà ad aiutarci a risolvere il mistero dei buchi neri intermedi?

    Provo a spiegarmi meglio.

    Tutti conosciamo i buchi neri massicci o supermassicci che occupano il cuore delle galassie… dei veri giganti la cui massa è pari a milioni o addirittura a miliardi di volte quella del Sole.

    Allo stesso modo si conoscono diversi buchi neri di massa stellare (da 5 a poche decine di masse Solari).

    Possibile che in mezzo non ci siano buchi neri di stazza intermedia (da 100 a 100.000 masse solari)?

    Nell’ultima figura dalla fusione di buchi neri sono nati dei buchi neri più grandi tra 50 e 80 masse solari.

    Forse molti buchi neri intermedi nascono o sono nati proprio dalla fusione di buchi neri più piccoli… se è così, le onde gravitazionali potrebbero aiutarci ad individuare tale processo di formazione e questa particolare popolazione di buchi neri intermedi.

    Chissà?  :roll:

    Paolo

  4. givi

    Scusate il mio intervento poco "fisico": grande Albert  :mrgreen:

  5. hai ragione Givi!

    caro Paolo,

    direi perfino di più... questi buchi neri formavano coppia o si sono incontrati per caso? Questo cambierebbe di molto le stime del numero esistente nell'universo. E se un giorno (con il miglioramento dei ricevitori) si trovassero buchi neri più piccoli del Sole? Questo porterebbe all'esistenza di buchi neri primordiali, dato che nessuna stella di questa massa potrebbe essere più piccola del Sole.

    Abbiamo aperto una piccolissima finestra legata a molti fattori selettivi...  bisogna avere molta pazienza e le sorprese certamente saranno tante... 8-O

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