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Eccellenza europea nella ricerca sulle onde gravitazionali

Giovani ricercatori europei hanno contribuito a rintracciare il vicinato cosmico di due buchi neri che si fondono e di una coppia di stelle di neutroni in collisione a milioni di anni luce di distanza. Questo segna l'inizio di una nuova era nella decifrazione dei fenomeni fisici fondamentali nascosti negli eventi catastrofici che coinvolgono corpi enormi.
Eccellenza europea nella ricerca sulle onde gravitazionali
Le onde gravitazionali sono una delle previsioni più notevoli della teoria della relatività generale di Einstein. Queste onde sono increspature nella curvatura spazio-temporale causate dall'accelerazione degli oggetti nell'Universo e sono difficili da rilevare. Per essere rilevabili, le onde gravitazionali devono essere generate da oggetti estremamente densi e voluminosi che si muovono a velocità molto elevate.

Grazie a una nuova generazione di rilevatori, l'osservatorio interferometrico laser per le onde gravitazionali(LIGO) e il rilevatore Virgo in Europa, sono stati rilevati i segnali delle onde gravitazionali emessi dalla coalescenza di due buchi neri e da una coppia di stelle di neutroni in collisione. Si tratta di un risultato fondamentale nella fisica che apre una nuova era: l'astronomia dell'onda gravitazionale.

Finanziato dall'UE, GRAWITON è stata una visionaria rete per la formazione iniziale che ha inizialmente previsto la necessità di formare giovani ricercatori, in modo che questi potessero poi guidare gli sviluppi futuri in questo nuovo entusiasmante campo. Tredici ricercatori all'inizio della carriera hanno ricevuto una formazione per tre anni e buona parte di essi ha firmato i documenti di rilevamento, marcando il proprio contributo alle scoperte.

Un successo cosmico

Lo studio delle onde gravitazionali è un campo che è stato recentemente ampliato in modo impressionante grazie ai rilevatori LIGO e Virgo che consentono agli scienziati di acquisire una nuova comprensione sul cosmo. «La rilevazione delle onde gravitazionali causata dalla fusione di due buchi neri con masse equivalenti di 29 e 36 volte la massa del Sole ha segnato l'inizio della fisica sperimentale, coinvolgendo le onde gravitazionali e l'astrofisica dei buchi neri di massa stellare», spiega il coordinatore del progetto Michele Punturo.

Due anni dopo, gli interferometri Virgo e LIGO hanno rilevato l'onda gravitazionale emessa dalla coalescenza di due stelle di neutroni, puntando la sorgente nel cielo e consentendo agli astronomi di osservare quella spettacolare collisione. Le osservazioni hanno offerto agli scienziati l’opportunità senza precedenti di risolvere un mistero pluridecennale, ovvero dove sono prodotti metà di tutti gli elementi più pesanti del ferro e di identificare le cause delle esplosioni di raggi gamma. «Con questa scoperta è nata quella che viene chiamata astronomia, cosmologia e astrofisica multi-messaggio», prosegue Punturo. «È la prima volta che un evento astronomico è stato visto sia nelle onde gravitazionali che in quelle elettromagnetiche, i nostri messaggeri cosmici».

I risultati di queste eccitanti scoperte sono firmati da ricercatori i cui dottorati sono stati finanziati da GRAWITON. Ricercatori provenienti da Francia, Germania e Italia hanno contribuito all'analisi dei dati e agli sviluppi tecnologici necessari per le scoperte. In particolare, hanno avuto l'opportunità di interagire con complessi apparati ottici, laser ad alta potenza e a basso rumore, rivestimenti altamente riflettenti e lavori di simulazione e modellazione.

«Gli interferometri a onde gravitazionali sono i rilevatori più sensibili al mondo, in grado di percepire il passaggio effimero di un'onda gravitazionale. L'onda genera variazioni di lunghezza tra i due bracci ortogonali di Virgo o LIGO dell'ordine di 10-19 m, diecimila volte più piccoli del raggio di un protone», spiega Punturo. I ricercatori di GRAWITON hanno sperimentato i metodi di analisi dei dati per estrarre il segnale dal rumore di fondo.

GRAWITON ha contribuito con successo al campo delle scienze dell'onda gravitazionale. Gli scienziati sono ora in grado di «vedere» e «ascoltare» gli eventi cosmici per comprenderli meglio. Questo darà loro l'opportunità di comprendere ulteriormente il funzionamento dell'Universo.

Argomenti

Life Sciences

Keywords

GRAWITON, onde gravitazionali, buchi neri, LIGO, Virgo, stelle di neutroni, relatività generale, astronomia multi-messaggio