Un'illustrazione di due stelle di neutroni che ruotano l'una intorno all'altra durante la fusione. Credito:NASA/CXC/Trinity University/D. Poole et al.
Gli astronomi hanno avuto un anno da blockbuster.
Oltre a rintracciare una fonte cosmica di neutrini, hanno rilevato la fusione di due stelle di neutroni delle dimensioni di una città, ciascuno più massiccio del sole.
Le scoperte furono annunciate come prova dell'arrivo di una "nuova era dell'astronomia multimessaggero".
Ma cos'è l'astronomia multimessaggero?
Nella nostra quotidianità, interpretiamo il mondo che ci circonda in base a segnali diversi, come le onde sonore, luce (un tipo di onda elettromagnetica) e pressione della pelle. Ciascuno di questi segnali può essere portato da un diverso "messaggero". Nuovi messaggeri portano a nuove intuizioni. Quindi gli astronomi hanno accolto con entusiasmo una nuova serie di messaggeri nella loro scienza.
Molti messaggeri
Per la maggior parte della storia dell'astronomia, gli scienziati hanno studiato principalmente i segnali trasmessi da un messaggero, radiazioni elettromagnetiche. Queste onde, che si muovono nello spazio e nel tempo, sono descritti dalle loro lunghezze d'onda o dalla quantità di energia trovata nelle loro particelle, i fotoni.
Le onde radio hanno fotoni con la quantità di energia più bassa e le lunghezze d'onda più lunghe, seguita da luce infrarossa e ottica a energie e lunghezze d'onda intermedie. I raggi X e i raggi gamma hanno le lunghezze d'onda più corte e l'energia più alta.
Ventisette antenne radio costituiscono il Karl G. Very Large Array nel New Mexico. Il VLA è uno strumento importante per lo studio delle onde radio cosmiche. Credito:Shutterstock
Ma gli scienziati studiano anche altri messaggeri:
E mentre alcuni campi dell'astronomia hanno esplorato questi messaggeri per anni, gli astronomi hanno osservato solo di recente eventi da ben oltre la Via Lattea con più di un messaggero contemporaneamente. In pochi mesi, il numero di sorgenti in cui gli astronomi possono mettere insieme i segnali di diversi messaggeri è raddoppiato.
Come una passeggiata sulla spiaggia
L'astronomia multimessaggero è una naturale evoluzione dell'astronomia. Gli scienziati hanno bisogno di più dati per mettere insieme un quadro completo degli oggetti che studiano e abbinare le teorie che sviluppano con le loro osservazioni.
Gli astronomi hanno combinato diverse lunghezze d'onda di fotoni per mettere insieme alcuni dei misteri dell'universo. Per esempio, la combinazione di dati radio e ottici ha svolto un ruolo importante nel determinare che la Via Lattea è una galassia a spirale nel 1951.
E l'astronomia continua a rivelare grandi risultati sul nostro universo usando un solo messaggero, fotoni. Quindi, se l'astronomia multimessaggero è solo un passo evolutivo di un'incredibile storia di successi, significa che è solo una nuova parola d'ordine?
I quattro messaggeri dell'astronomia. Credito:adattato da IceCube Collaboration
Non la pensiamo così.
Immagina di camminare lungo una spiaggia oceanica. Ti stai godendo la vista di un tramonto incredibile, ascoltando le onde che si infrangono, sentire la sabbia sotto i piedi e annusare l'aria salmastra. I tuoi sensi combinati formano un'esperienza più completa.
Con l'astronomia multimessaggero, speriamo di imparare di più dall'universo combinando più messaggeri, proprio come uniamo la vista, udito, toccare e annusare.
Ma non è sempre un picnic
Le culture degli astronomi e dei fisici delle particelle rappresentano approcci diversi alla scienza. Nell'astronomia multimessaggero, queste culture si scontrano.
L'astronomia è un campo di osservazione e non un esperimento. Studiamo oggetti astronomici che cambiano nel tempo (astronomia nel dominio del tempo), il che significa che spesso abbiamo solo una possibilità di osservare un evento astronomico transitorio.
Fino a poco tempo fa, la maggior parte degli astronomi nel dominio del tempo lavorava in piccoli gruppi, su molti progetti contemporaneamente. Usiamo risorse come The Astronomer's Telegram o il Gamma-ray Coordination Network per comunicare rapidamente i risultati, anche prima di presentare articoli scientifici.
Una resa artistica dell'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA. Questo satellite spaziale produce le immagini a raggi X più dettagliate di fenomeni astrofisici ad alta energia. Credito:NGST
Poiché la maggior parte delle sorgenti attese di segnali multimessaggero sono eventi astronomici transitori, è uno sforzo enorme catturare i messaggeri oltre ai fotoni.
Leggi di più:L'osservatorio IceCube rileva il neutrino e scopre un blazar come sua fonte
I fisici delle particelle hanno aperto la strada alla creazione di grandi collaborazioni internazionali per affrontare i loro problemi più difficili, compreso il Large Hadron Collider, l'Osservatorio IceCube Neutrino e l'Osservatorio Laser Interferometer Gravitational-Wave (LIGO). Raggruppare centinaia o migliaia di ricercatori per lavorare verso obiettivi comuni richiede un'identificazione completa dei ruoli, rigide linee guida di comunicazione e molte teleconferenze.
La necessità di rispondere ai rapidi cambiamenti in una sorgente multimessaggero e l'enorme sforzo di catturare segnali multimessaggero significa che l'astronomia e la fisica delle particelle devono fondersi l'una nell'altra per ottenere il meglio da entrambe le culture.
I vantaggi dell'astronomia multimessaggero
Mentre l'astronomia multimessaggero è un'evoluzione di ciò che astronomi e fisici delle particelle hanno fatto per decenni, i risultati combinati sono intriganti.
Il rilevamento di onde gravitazionali dalla fusione di stelle di neutroni ha confermato che queste collisioni hanno prodotto una grande frazione dell'oro e del platino sulla Terra (e in tutto l'universo). Ha anche mostrato come queste collisioni diano origine a (almeno alcuni) brevi lampi di raggi gamma:l'origine di questi eventi esplosivi è stata un'enorme questione aperta in astronomia.
L'Osservatorio IceCube Neutrino ha utilizzato un chilometro cubo di ghiaccio antartico cristallino per catturare il segnale di un raro neutrino che ha aiutato a individuare una galassia a quattro miliardi di anni luce di distanza con un buco nero supermassiccio che lanciava un getto di fotoni e particelle vicine alla velocità della luce direttamente a il nostro sistema solare. Credito:collaborazione IceCube/NSF
La prima associazione di un neutrino con una singola sorgente astronomica ha fornito uno sguardo su come l'universo produce le sue particelle più energetiche. L'astronomia multimessaggero sta rivelando dettagli su alcune delle condizioni più estreme del nostro universo.
La prospettiva multimessaggero sta già producendo più della somma delle sue parti e possiamo aspettarci di vedere scoperte più sorprendenti in futuro. I team d'élite in tutto il Canada stanno già contribuendo alla crescita di questo giovane campo, e l'astronomia multimessaggero promette di svolgere un ruolo importante nel nostro prossimo decennio di ricerca astronomica in Canada e in tutto il mondo.
Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale. 
