Advanced LIGO avvierà una nuova ricerca per le onde gravitazionali

Advanced LIGO avvierà una nuova ricerca per le onde gravitazionali

Dopo un miglioramento di cinque anni, il rilevatore di onde gravitazionali più potente ha di nuovo iniziato a funzionare: la rilevazione delle più piccole oscillazioni nello spazio-tempo.

L'osservatorio interferometrico laser che studia le onde gravitazionali (LIGO) consiste di due oggetti separati situati nelle città di Washington e della Louisiana. Il suo scopo è rilevare il passaggio delle onde gravitazionali nello spazio-tempo attorno a noi. Le onde gravitazionali si formano durante l'accelerazione e la decelerazione del movimento di oggetti spaziali con un'enorme massa, possono essere generate, come prevedono gli scienziati, in tali eventi cosmici estremi come collisioni di buchi neri e lampi di supernove. La propagazione delle onde gravitazionali nello spazio, preservando l'energia di questi eventi, assomiglia alle increspature dell'acqua che corrono lungo la superficie di uno stagno.

L'emergere della possibilità di rilevare tali onde aprirà una nuova era nell'astronomia dell'onda gravitazionale. I segnali ricevuti possono essere utilizzati per studiare i processi interni di un certo numero di eventi più energetici nell'universo.

La prima fase delle osservazioni LIGO si è svolta nel periodo 2002-2010, ma durante questi 8 anni l'osservatorio non ha trovato segnali che confermassero l'esistenza di onde gravitazionali. Il miglioramento degli interferometri ridurrà il livello di rumore indesiderato che interferisce con il funzionamento dell'apparecchiatura. Ciò consentirà all'osservatorio aggiornato di passare a una nuova modalità di ricerca più accurata per queste sfuggenti vibrazioni gravitazionali. Venerdì scorso, il LIGO aggiornato ha iniziato la ricerca, con una sensibilità 3 volte maggiore rispetto al suo predecessore. Secondo lo staff dell'osservatorio, nuovi e migliorati rivelatori saranno in grado di rilevare le onde gravitazionali provenienti da una distanza di 225 milioni di anni luce. Negli studi condotti prima degli aggiornamenti delle apparecchiature, la lunghezza della distanza coperta dalla ricerca non superava i 65 milioni di anni luce. (Per confronto, il LIGO aggiornato può rilevare le onde gravitazionali che emanano da un'area dello spazio 10 volte più lontano della galassia di Andromeda più vicina alla nostra Via Lattea.) Questo miglioramento della sensibilità consente di coprire un'area di spazio 27 volte più ampia rispetto agli studi precedenti.

L'esistenza delle onde gravitazionali è prevista dalla teoria della relatività generale di Einstein e le osservazioni indirette convincono gli astrofisici che esistono e hanno un'influenza definita. Allo stesso tempo, è impossibile catturarli nello spazio con osservazione diretta. Ciò significa che le oscillazioni delle onde gravitazionali sono più deboli di quanto si pensasse in precedenza e che sono necessari dispositivi più sensibili per rilevarle (ad esempio, un LIGO migliorato).

Sebbene la ricerca sia stata finora piuttosto complicata, i principali scienziati coinvolti in questo importante esperimento sperano di rilevare queste onde nello spazio-tempo.

Come Kip Thorn, che è un fisico teorico al California Institute of Technology, che era in prima linea in questo esperimento di ricerca, ha notato in un'intervista con BBC World Service, non c'è dubbio che le oscillazioni gravitazionali saranno trovate. Se anche l'osservatorio aggiornato non riesce a trovare i segni della loro esistenza, sarà molto sorprendente. David Reiz, direttore esecutivo del programma LIGO presso il California Institute of Technology, afferma nel suo comunicato stampa che i tentativi sperimentali di rilevare le onde gravitazionali sono stati tenuti per più di 50 anni, ma non sono ancora stati scoperti perché sono molto rari e hanno un'ampiezza minima di oscillazioni. .

Ma quanto sono piccoli? Poiché le onde gravitazionali passano attraverso lo spazio che ci circonda, devono essere rilevate piccole oscillazioni che si verificano nello spazio che separa gli oggetti, e i moderni laser del sistema sono in grado di determinare le oscillazioni che costituiscono un miliardesimo della larghezza di un atomo. Ma con un aumento della sensibilità dell'interferometro, potrebbe iniziare a percepire segnali indesiderati. Di conseguenza, l'osservatorio LIGO è stato costruito sotto forma di due oggetti distanti situati su lati opposti degli Stati Uniti. Se una stazione rileva un segnale debole e il secondo no, potrebbero esserci delle fluttuazioni locali causate dall'attività sismica o dai veicoli in movimento. Quando un segnale viene rilevato da entrambe le stazioni, si può presumere che sia stata rilevata un'onda gravitazionale.

Ora, quando si utilizza una nuova tecnologia, stabilizzando gli specchi dell'interferometro di un osservatorio migliorato, è stato rimosso il rumore che influenza la sensibilità di LIGO, che consente al rilevatore di rilevare segnali molto più deboli. Questo potrebbe essere l'inizio di una nuova era di astronomia che studia le onde gravitazionali. Gli scienziati sperano che, grazie alla messa a punto dell'equipaggiamento, sarà in grado di catturare onde a una distanza 10 volte maggiore rispetto a quella precedente, il che ci consentirà di rilevare gli echi delle più grandi collisioni cosmiche. Inoltre, come ha aggiunto Reitz, la capacità dell'osservatorio di vedere 10 volte di più aiuterà a rilevare un gran numero di fusione di stelle di neutroni doppie ogni anno.

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