Le antenne interferometriche VIRGO e LIGO rivelano per la prima volta congiuntamente onde gravitazionali​

Alle 18:30 del 27 settembre, in occasione del G7 della Scienza a Torino e alla presenza di Valeria Fedeli, Ministra dell’Istruzione, Università e Ricerca, la collaborazione scientifica LIGO-VIRGO ha annunciato la rivelazione di un nuovo segnale di onde gravitazionali misurato per la prima volta congiuntamente dagli interferometri gemelli Advanced LIGO negli Stati Uniti (a Livingston in Louisiana e a Hanford nello Stato di Washington) e dall’interferometro VIRGO in Italia, a Cascina in provincia di Pisa.

L’evento (GW170814) è stato registrato il 14 agosto 2017 alle 10.30.43 UTC.

Le onde gravitazionali sono state generate dalla fusione di due buchi neri di masse rispettivamente circa 31 e 25 volte la massa del Sole e distanti dalla Terra circa 1,8 miliardi di anni luce. Il buco nero risultante ha una massa circa 53 volte quella del Sole, pertanto un’enorme quantità di energia, corrispondente a 3 masse solari, è stata emessa nello spazio sotto forma di onde gravitazionali.

La prima clamorosa rivelazione delle onde gravitazionali era avvenuta il 14 settembre 2015, a 100 anni esatti dalla previsione di Einstein, grazie ai dati dei due soli rivelatori di LIGO. Un secondo evento era poi stato registrato il 26 dicembre 2015, seguito da un terzo il 4 gennaio 2017.

Anche in questi tre eventi le onde gravitazionali erano state generate dalla coalescenza di due massicci buchi neri che muovendosi a velocità confrontabili con quella della luce, in un ballo vorticoso durato frazioni di secondo, si erano fusi generando un buco nero ruotante ancora più grande.

Le onde gravitazionali previste dalla relatività generale di Einstein sono increspature nella struttura dello spazio-tempo, perturbazioni del campo gravitazionale che possono essere prodotte da cataclismi cosmici in cui enormi masse subiscono delle accelerazioni.

L’interferometro VIRGO, cui l’Italia partecipa con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, era entrato in presa dati in configurazione ADVANCED il 1 agosto di quest’anno, dopo le prime osservazioni fatte nel 2011 con minore sensibilità.

L’entrata in funzione di VIRGO in contemporanea a LIGO rappresenta un importante passo in avanti per la nuova astronomia gravitazionale e la cosiddetta astronomia multi-messaggero: solo con tre rivelatori attivi, infatti, è possibile, mediante triangolazione, migliorare molto la localizzazione della sorgente che ha generato le onde gravitazionali.

Nel caso dell’evento GW170814 la localizzazione è stata10 volte migliore rispetto a quella realizzabile con i due interferometri LIGO da soli.

In molti eventi cosmici in cui si ha la fusione di oggetti compatti - ad esempio stelle di neutroni - si prevede che oltre alle onde gravitazionali, possano essere emesse radiazioni elettromagnetiche a larga banda o anche neutrini. Una precisa localizzazione consente, quindi, di indicare ad altri esperimenti, sia a terra sia nello spazio, dove orientare gli strumenti per l’osservazione di fotoni o neutrini emessi dalla stessa sorgente che ha prodotto le onde gravitazionali.

L’astronomia multi-messaggero ha aperto dopo secoli una nuova finestra di osservazione dell’universo. Nell’evento GW170814 non è stata identificata nessuna controparte elettromagnetica, ma ciò era previsto nel caso della coalescenza di buchi neri.

I tre interferometri sono stati in presa dati fino al 25 agosto 2017, al momento sono già entrati in una fase di manutenzione e potenziamento che durerà circa 1 anno per migliorare la loro sensibilità. L’analisi dei dati raccolti congiuntamente ad agosto 2017 non è ancora conclusa e possiamo ancora aspettarci nuovi e originali risultati.