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Un nuovo osservatorio europeo per le onde gravitazionali

Un nuovo osservatorio europeo per le onde gravitazionali

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L’Einstein Telescope, di cui Italia e Paesi Bassi si contendono la sede, rivelerà molti più eventi astrofisici degli attuali LIGO e Virgo, e permetterà di studiarli con un dettaglio nettamente superiore

Nel 1916, Albert Einstein fu il primo a teorizzare la possibile esistenza delle onde gravitazionali, all’indomani della pubblicazione della sua teoria generale della relatività. La previsione è stata confermata quasi cent’anni dopo, nel 2015, con la prima rilevazione delle increspature dello spazio-tempo, che ha aperto una nuova era nel campo dell’astronomia. Non è quindi un caso che proprio al fisico tedesco sarà intitolato il prossimo grande osservatorio terrestre europeo.

Le prime rivelazioni di segnali provenienti dalla collisione di buchi neri e stelle di neutroni – compiute dalla collaborazione LIGO-Virgo negli anni 2015-2017 – hanno inaugurato l’astronomia a onde gravitazionali. Esiste, tuttavia, un’evidente asimmetria scientifica tra Europa e USA. Mentre i due LIGO potranno rivelare autonomamente un futuro nuovo tipo di segnale transiente – come la radiazione gravitazionale emessa da una supernova, finora ancora mai rilevata – il singolo rivelatore interferometrico Virgo non garantisce alla comunità scientifica europea la propria indipendenza di osservazione.

Una caratteristica fondamentale della caccia alle onde gravitazionali è infatti la necessità di effettuare analisi in coincidenza dei dati provenienti da diversi rivelatori. I segnali attesi sono così deboli rispetto ai diversi disturbi che agiscono sull’antenna, che sono sepolti all’interno del rumore. Se due rilevatori sono lontani l’uno dall’altro, i segnali spuri che influenzano le misure sono in generale non correlati: l’analisi in coincidenza permette quindi di rimuovere il rumore locale dal flusso di dati. Non è possibile estrarre un segnale gravitazionale dal rumore in cui è immerso, utilizzando un singolo flusso di dati, a meno che non si verifichi una delle seguenti condizioni: il segnale gravitazionale è continuo – come nel caso della radiazione gravitazionale emessa da una pulsar, ancora mai rivelata – consentendo perciò un’osservazione di lunga durata e un’integrazione nel tempo, oppure il segnale è transiente, ma descritto da un modello teorico robusto. L’analisi delle coincidenze è cruciale per identificare un segnale transitorio imprevisto e non descritto da un modello accurato.

Dopo che le prime rivelazioni annunciate nel 2016 e 2017 da LIGO e Virgo, nella comunità scientifica delle onde gravitazionali sono emerse molte domande riguardo alla mancata realizzazione di due o più antenne interferometriche a lunga base in Europa. Negli anni ’80, i quattro gruppi europei operanti nel settore in Francia, Germania, Gran Bretagna e Italia si mossero attivamente in questo senso, stabilendo una collaborazione europea chiamata EUROGRAV. A minare un’impresa scientifica così promettente contribuirono vari fattori, interni ed esterni alla comunità scientifica. Tra questi: l’assenza, al tempo, di un coordinamento internazionale della ricerca in onde gravitazionali, ma anche alcuni grandi eventi storici, in particolare, la riorganizzazione scientifica della Germania dopo la caduta del muro di Berlino.

I piccoli gruppi coinvolti – in special modo i gruppi francese, tedesco e britannico – erano abituati a esperimenti da banco ottico. Si trovarono impreparati ad affrontare insieme il grande cambio di scala necessario per passare dalla vecchia generazione di rivelatori – le barre risonanti criogeniche – agli interferometri. Il risultato è che EUROGRAV si arenò, senza lasciare traccia nella memoria collettiva della comunità di ricerca sulle onde gravitazionali.

Fonte: Le Scienze.it

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