Il Brusio di Fondo delle Onde Gravitazionali

16 Gen 2022 Il Brusio di Fondo delle Onde Gravitazionali

Gli scienziati del progetto International Pulsar Timing Array (IPTA) riferiscono di aver individuato segnali del fondo cosmico di onde gravitazionali, un “brusio” indistinto che permea l’Universo, prodotto da popolazioni di buchi neri supermassicci binari diffusi nel cosmo.

Eventi cosmici violenti, che coinvolgono oggetti massicci e compatti come buchi neri o stelle di neutroni, generano il rilascio di potenti onde gravitazionali, increspature che si propagano nello spazio-tempo. L’effetto combinato di tutte queste onde provenienti da ogni direzione del cosmo dovrebbe creare un debole “brusio” di fondo che permea l’intero Universo. Ora, gli scienziati del progetto International Pulsar Timing Array (IPTA) ritengono di aver scoperto segnali che rappresentano il cosiddetto fondo cosmico di onde gravitazionali, notoriamente difficile da rilevare.

“È un segnale davvero entusiasmante!”, afferma Siyuan Chen dell’Osservatorio di Parigi e del CNRS, Francia. “Anche se non abbiamo ancora in mano una prova definitiva, potremmo aver iniziato a rilevare un fondo di onde gravitazionali”. Il segnale deriva dalle osservazioni di oggetti chiamati pulsar, stelle di neutroni in rapida rotazione e altamente magnetizzate derivanti dalla morte esplosiva di stelle massicce. Le pulsar millisecondo osservate nello studio ruotano attorno al proprio asse centinaia di volte ogni secondo e, in modo simile a un faro, sono in grado di emettere stretti fasci di onde radio a intervalli estremamente regolari, costituendo così una sorta di orologio cosmico ultrapreciso.

Gli impulsi radio rilevati da terra hanno una tempistica incredibilmente precisa e le variazioni nei tempi di arrivo dei segnali possono essere studiate dagli astronomi per sondare molteplici misteri cosmici. Dal momento che la propagazione delle onde gravitazionali provoca increspature nel tessuto spazio-temporale, la tempistica degli impulsi radio emessi dalle pulsar può variare quando lo spazio-tempo tra noi e questi oggetti si espande e si contrae. Una singola pulsar non può dirci molto, ma se queste variazioni negli impulsi radio vengono osservate in un certo numero di pulsar, potremmo essere di fronte alla rilevazione di un rumore di fondo dovuto a onde gravitazionali, che influenza i segnali delle pulsar.

I dati del team si basano sulle osservazioni di un array di 65 pulsar millisecondo, i cui segnali mostrano caratteristiche coerenti con la presenza di un ‘brusio’ di fondo, prodotto da onde gravitazionali di frequenze ultra-basse. La scoperta non è ancora confermata, ma costituisce un notevole passo avanti nella ricerca del fondo cosmico di onde gravitazionali, prodotto probabilmente dalla sovrapposizione di onde gravitazionali emesse in seguito alla collisione di una popolazione di buchi neri supermassicci binari. “Il primo indizio di un fondo di onde gravitazionali dovrebbe essere un segnale come quello ora osservato nel secondo rilascio di dati dell’International Pulsar Timing Array”, afferma Bhal Chandra Joshi del National Centre for Radio Astrophysics in India. “In seguito, grazie a ulteriori dati, il segnale diventerà più significativo e mostrerà le attese correlazioni spaziali. A quel punto saremo sicuri che si tratta proprio del fondo cosmico di onde gravitazionali”.

Non possiamo ancora escludere che il segnale sia dovuto ad altre cause. “Stiamo esaminando anche altri processi che potrebbero essere associabili al segnale. Ad esempio, il segnale potrebbe derivare da rumore presente nei dati delle singole pulsar, che potremmo aver modellato in modo improprio nelle nostre analisi”, chiarisce Boris Goncharov del Parkes Pulsar Timing Array in Australia (PPTA). “La rilevazione di onde gravitazionali emesse da una popolazione di massicci buchi neri binari o da altre sorgenti cosmiche fornirà indizi senza precedenti sul modo in cui le galassie si formano e crescono, o su processi cosmologici che sono avvenuti durante l’infanzia dell’Universo. Per raggiungere questo risultato è necessario uno sforzo internazionale importante, del genere di IPTA, e i prossimi anni potrebbero rappresentare un’età dell’oro per questo tipo di esplorazioni dell’Universo”, conclude Alberto Vecchio dell’European Pulsar Timing Array (EPTA). Lo studio è stato pubblicato su Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Nell’immagine rappresentazione artistica di buchi neri in collisione
Image: Mark Myers, ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)

https://www.sciencealert.com/new-evidence-supports-a-detection-of-the-background-hum-of-the-universe

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