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Sep 17, 2023

Il fondo delle onde gravitazionali dell'universo ascoltato per la prima volta

Per la prima volta, gli astronomi hanno rilevato onde gravitazionali a bassa frequenza utilizzando un’antenna delle dimensioni di una galassia di pulsar millisecondo nella Via Lattea. Gli astronomi ne hanno sentito il debole ronzio

Per la prima volta, gli astronomi hanno rilevato onde gravitazionali a bassa frequenza utilizzando un’antenna delle dimensioni di una galassia di pulsar millisecondo nella Via Lattea.

Gli astronomi hanno sentito per la prima volta il debole ronzio delle onde gravitazionali che echeggiano in tutto l'universo.

Per quasi un decennio, gli scienziati sono stati alla ricerca del fondo delle onde gravitazionali, un’eco debole ma persistente delle onde gravitazionali che si ritiene sia stato innescato da eventi avvenuti subito dopo il Big Bang e la fusione dei buchi neri supermassicci nel cosmo. Sebbene un tale sfondo sia stato a lungo teorizzato dai fisici e ricercato dagli astronomi, i segnali delle onde gravitazionali che compongono quello sfondo sono stati difficili da rilevare perché sono deboli, oltre a vibrare su scale temporali decennali. Ora, le osservazioni a lungo termine hanno finalmente confermato la loro presenza.

In un annuncio molto atteso e coordinato a livello globale mercoledì (28 giugno), team di scienziati di tutto il mondo hanno riferito della scoperta del “ronzio basso” di queste increspature cosmiche che scorrono attraverso la Via Lattea.

Anche se gli astronomi non sanno con certezza cosa stia causando il ronzio, il segnale rilevato è una “prova convincente” e coerente con le aspettative teoriche di onde gravitazionali che emergono da copiose coppie di “buchi neri più massicci dell’intero universo” del peso di miliardi di metri. soli, ha affermato Stephen Taylor, astrofisico delle onde gravitazionali presso la Vanderbilt University nel Tennessee, che ha co-condotto la ricerca.

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Indizi dello stesso segnale sono stati annunciati in una serie di articoli pubblicati da scienziati in Cina, India, Europa e Australia. Dicono che i segnali potrebbero provenire dalla fusione di buchi neri supermassicci catturati in danze cosmiche, che ruotano l’uno attorno all’altro in orbite che si restringono nel corso di milioni di anni. Durante questo processo, rilasciano energia sotto forma di onde gravitazionali che riverberano in tutto l’universo: onde che gli astronomi ora affermano di aver rilevato.

Gli scienziati riferiscono che il ronzio di fondo osservato delle onde gravitazionali è cresciuto di importanza nel tempo, fornendo prove allettanti che potrebbero esserci centinaia di migliaia o addirittura milioni di buchi neri supermassicci in procinto di fondersi nelle prossime centinaia di migliaia di anni, anche se gli oggetti giganteschi loro stessi non sono ancora stati individuati.

Per rilevare il fondo delle onde gravitazionali, gli astronomi hanno studiato stelle in rapida rotazione chiamate pulsar millisecondo, che sono stelle morte che ruotano fino a 700 volte al secondo con sorprendente regolarità, emettendo fasci di luce dai loro poli magnetici, che sono visti come "impulsi" quando sfarfallano nella direzione della Terra.

Tali fari cosmici possono aiutare a individuare le onde gravitazionali provenienti da buchi neri supermassicci, da milioni a miliardi di volte più grandi del nostro sole. In confronto, la rete LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) può rilevare solo onde gravitazionali provenienti da buchi neri più piccoli che sono fino a 10 volte più massicci del sole.

Se l’enorme tratto di spazio tra la Terra e le pulsar fosse assolutamente vuoto, allora la luce proveniente dagli orologi cosmici lampeggianti impiegherebbe lo stesso tempo per raggiungere la Terra ogni volta che pulsano nella nostra direzione. In realtà, la tempistica degli impulsi è influenzata da fattori come il gas e la polvere nel mezzo interstellare e dai movimenti delle pulsar e della Terra nella Via Lattea.

Anche le onde gravitazionali allungano e comprimono il tessuto spazio-temporale tra noi e le pulsar, distorcendo i loro impulsi altrimenti meticolosamente regolari da decine di nanosecondi a cinque o più anni, facendo sì che i lampi di luce arrivino prima o dopo il normale.

Nella nuova ricerca, la “prova critica” che tradisce la fonte dei segnali come buchi neri supermassicci è un modello unico trovato nei tempi di arrivo degli impulsi provenienti da un’antenna cosmica delle dimensioni di una galassia di quasi 70 millisecondi pulsar nella Via Lattea, secondo un consorzio di astronomi noto come The North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav). I segnali delle onde gravitazionali provenienti dai sistemi binari del buco nero si sovrappongono “come voci in una folla” e provocano un ronzio incessante che si incorpora come uno schema unico nei dati temporali della pulsar, dicono gli scienziati.