Scoperte

Onde gravitazionali e stelle di neutroni: il contributo dell’INAF

Osservazione delle onde gravitazionali prodotte dalla collisione di due stelle di neutroni: vediamo il contributo dei ricercatori INAF.
Rappresentazione artistica della collisione tra due stelle di neutroni. – NSF/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet via LIGO

La prima osservazione diretta di onde gravitazionali (1)La prima osservazione indiretta delle onde gravitazionali risale al 1974 dal radiotelescopio di Arecibo e valse il Premio Nobel per la fisica a Russell Hulse e Joe Taylor nel 1993 venne eseguita il 14 settembre 2015 e annunciata, dopo gli opportuni controlli, l’11 febbraio del 2016 in maniera congiunta dalle collaborazioni LIGO negli Stati Uniti d’America e VIRGO in Italia. Le onde gravitazionali rilevate dagli interferometri erano state generate dalla collisione con conseguente fusione di due buchi neri di circa 36 e 29 masse solari. Tale osservazione non era solo la dimostrazione del corretto funzionamento dell’esperimento, ma soprattutto l’ultima, definitiva conferma della validità della teoria della relatività generale di Albert Einstein.
Dopo quel primo segnale, ne sono stati osservati altri quattro, ma oggi ci soffermiamo in particolare sull’ultimo, quello del 17 agosto 2017 identificato con la sigla GW170817 (2)GW sta per gravitational wave, il primo 17 sta per 2017, lo 08 sta per agosto, il secondo 17 sta per il giorno 17, quindi le sei cifre sono la data nello standard anglosassone . Osservato sia sai due interferometri statunitensi, sia da quello italiano, il segnale corrisponde allo scontro tra due stelle di neutroni (3)Una stella di neutroni è una sfera compatta costituita soprattutto da neutroni tenuti insieme dalla sola forza di gravità avvenuto a circa 130 milioni di anni luce da noi. L’energia coinvolta genera una kilonova, un’esplosione stellare generata dalla collisione di due oggetti cosmici superdensi (proprio come due stelle di neutroni) durante la quale vengono prodotti ed espulsi nello spazio circostante alcuni degli elementi più pesanti della tavola periodica (dall’oro in sù). Inoltre durante la fusione (o in termini tecnici coalescenza) delle due stelle vengono anche prodotte delle onde gravitazionali. Mentre queste ultime hanno inviato dei segnali rilevati sia da LIGO sia da VIRGO, l’enorme quantità di energia elettromagnetica liberata ha permesso al telescopio orbitale Fermi e a una rete di telescopi sulla Terra di osservare gli equivalenti elettromagnetici e ottici delle onde gravitazionali, permettendo così agli astronomi di descrivere in maniera più completa gli eventi cosmici.
Tale osservazione congiunta è stata il centro della conferenza indetta presso il MIUR il 16 ottobre 2017 che ha visto a un unico tavolo i presidenti degli enti di ricerca italiani coinvolti in questa epocale sfida scientifica: Nichi D’Amico, presidente INAF, Fernando Ferroni presidente dell’INFN, e Roberto Battiston, presidente ASI, insieme con il Ministro MIUR la senatrice Valeria Fedeli.

La localizzazione di GW170817 ottenuta dai segnali di onde gravitazionali (dalla rete globale dei 3 rivelatori LIGO-Virgo), di raggi gamma (dai satelliti Fermi e INTEGRAL) e ottici (l’immagine della scoperta ottica di Swope) – via VIRGO

La collaborazione di questi tre enti ha prodotto un risultato scientifico importantissimo all’interno del quadro che stiamo costruendo per comprendere meglio l’universo in cui viviamo e i meccanismi che lo regolano. E’ anche un risultato emblematico sulla direzione intrapresa dalla scienza moderna: collaborazione.
All’interno di questo vasto gruppo che ha visto i ricercatori italiani in prima fila, è importante sottolineare come sia stato fondamentale il contributo dell’INAF, in particolare del gruppo GRAWITA (Gravitational Wave INAF TeAm) grazie alle competenze e alla preparazione dei suoi ricercatori, che si sono fatti trovare pronti per un evento comunque atteso: secondo i modelli teorici infatti, un evento che produce onde gravitazionali con almeno una stella di neutroni coinvolta produce anche un segnale visibile nell’ottico e negli altre frequenze dello spettro elettromagnetico (dai raggi gamma alle onde radio).
Ad avere l’onore di presentare i risultati dell’ente sono stati Elena Pian dello IASF di Bologna in collegamento da Monaco e Paolo D’Avanzo dell’Osservatorio Astronomico di Brera, tra l’altro i primi firmatari di uno degli articoli in uscita su Nature. I risultati di queste osservazioni congiunte, infatti, vengono pubblicati più o meno contemporaneamente su varie riviste di prestigio come Science, The Astrophysical Journal, Physics Review Letters e altri.
Alcuni di questi articoli li potete trovare segnalati dall’ESO alla fine del comunicato stampa internazionale; quelli usciti su Science sono segnalati alla fine dell’articolo scritto per l’occasione da Adrian Cho, mentre su Nature tocca a Davide Castelvecchi raccontare di questa nuova impresa scientifica in attesa dell’uscita di tutti gli articoli sulle pagine della storica rivista.
Citare tutti sarebbe lungo e impossibile, per cui lasciamo loro la voce in questo servizio realizzato da Media INAF per l’occasione:

Note

1. La prima osservazione indiretta delle onde gravitazionali risale al 1974 dal radiotelescopio di Arecibo e valse il Premio Nobel per la fisica a Russell Hulse e Joe Taylor nel 1993
2. GW sta per gravitational wave, il primo 17 sta per 2017, lo 08 sta per agosto, il secondo 17 sta per il giorno 17, quindi le sei cifre sono la data nello standard anglosassone
3. Una stella di neutroni è una sfera compatta costituita soprattutto da neutroni tenuti insieme dalla sola forza di gravità

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Scritto da

Gianluigi Filippelli Gianluigi Filippelli

Ha conseguito laurea e dottorato in fisica presso l’Università della Calabria. Tra i suoi interessi, la divulgazione della scienza (fisica e matematica), attraverso i due blog DropSea (in italiano) e Doc Madhattan (in inglese). Collabora da diversi anni al portale di critica fumettistica Lo Spazio Bianco, dove si occupa, tra gli altri argomenti, di fumetto disneyano, supereroistico e ovviamente scientifico. Last but not least, è wikipediano.

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