I team degli osservatori LIGO-Virgo-KAGRA stanno lavorando su un sistema di allarme che avviserà gli astronomi entro 30 secondi in caso di evento di onde gravitazionali. Se l’allarme arriverà abbastanza presto, potrebbe essere possibile identificare la fonte e osservare l’evento successivo.
Rilevare le onde gravitazionali
Qualsiasi evento nel Cosmo genera onde gravitazionali, più grande è l’evento, maggiore è il disturbo. Gli eventi in cui buchi neri e stelle di neutroni si scontrano possono emettere onde rilevabili qui sulla Terra. È possibile che si verifichi un evento nella luce visibile quando le stelle di neutroni si scontrano, quindi per sfruttare ogni opportunità è essenziale un allarme tempestivo.
Il tessuto stesso dello spazio-tempo può essere pensato come un gigantesco oceano celeste. Qualsiasi movimento all’interno dell’oceano genererà onde. Lo stesso vale per i movimenti e le perturbazioni nello Spazio, che provocano una compressione in una direzione mentre si allungano nella direzione perpendicolare.
I moderni rilevatori di onde gravitazionali sono generalmente a forma di L con raggi che brillano su ciascun braccio della struttura. I due raggi vengono combinati e gli schemi di interferenza vengono studiati consentendo di calcolare con precisione le lunghezze dei due raggi. Qualsiasi cambiamento indica il passaggio di un’onda gravitazionale.
Lo studio
Un team di ricercatori dell’Università del Minnesota ha condotto uno studio che ha tentato di migliorare il rilevamento delle onde. Non solo sperano di migliorare il rilevamento stesso, ma anche di stabilire un meccanismo di allerta in modo che gli astronomi ricevano una notifica entro 30 secondi dal rilevamento dell’evento.
Il team ha utilizzato i dati di osservazioni precedenti e ha creato dati simulati sul segnale delle onde gravitazionali in modo da poter testare il sistema. Ma è molto più di un semplice sistema di allarme. Una volta pienamente operativo, sarà in grado di rilevare la forma dei segnali, tracciare come si evolve nel tempo e persino fornire una stima delle proprietà dei singoli componenti che hanno portato alle onde.
Una volta pienamente operativo, il software rileverà l’onda, ad esempio, proveniente da collisioni di stelle di neutroni o buchi neri. Il primo di solito è troppo debole per essere in grado di rilevarlo a meno che non se ne conosca con precisione la posizione e genererebbe un avviso dall’onda per aiutare a individuare con precisione la posizione dando l’opportunità di uno studio di follow-up.
Ci sono ancora molte domande in sospeso sulla formazione delle stelle di neutroni e dei buchi neri, non ultimo l’esatto meccanismo che porta alla formazione dell’oro e dell’uranio.
Nell’ultima campagna di simulazione, come accennato prima, sono stati utilizzati i dati dei periodi di osservazione precedenti e sono stati aggiunti segnali simulati di onde gravitazionali per mostrare le prestazioni degli aggiornamenti del software e delle apparecchiature.
Il software è in grado di rilevare la forma dei segnali, tracciare il comportamento del segnale e stimare quali masse sono incluse nell’evento, come stelle di neutroni o buchi neri. Le stelle di neutroni sono le stelle più piccole e dense conosciute e si formano quando stelle massicce esplodono in supernove.
Una volta che questo software rileva un segnale di onda gravitazionale, invia avvisi agli abbonati, che di solito includono astronomi o astrofisici, per comunicare dove si trovava il segnale nel cielo.
“Con questo software, possiamo rilevare l’onda gravitazionale derivante dalle collisioni di stelle di neutroni che normalmente è troppo debole per essere vista a meno che non sappiamo esattamente dove guardare“, ha affermato Andrew Toivonen, ricercatore presso la Scuola di Fisica e Astronomia dell’Università del Minnesota Twin Cities.
“Rilevare prima le onde gravitazionali aiuterà a localizzare la collisione e aiuterà gli astronomi e gli astrofisici a completare ulteriori ricerche”.
Conclusioni
Questa è la quarta sessione di osservazione utilizzando l’Osservatorio delle onde gravitazionali dell’interferometro laser (LIGO) e osserverà fino a febbraio 2025. Tra gli ultimi tre periodi di osservazione, gli scienziati hanno apportato miglioramenti alla rilevazione dei segnali.
Al termine di questa sessione di osservazione, i ricercatori continueranno a esaminare i dati e ad apportare ulteriori miglioramenti con l’obiettivo di inviare avvisi ancora più velocemente.
Per leggere l’intero documento di ricerca intitolato “Low-latency gravitational wave alert products and their performance at the time of the fourth LIGO-Virgo-KAGRA observing run“, visitare il sito Web PNAS.
