Grafico che mostra i punti dati dall'osservatorio di onde gravitazionali LIGO, tracciando la frequenza contro il tempo. Il cinguettio delle onde gravitazionali prodotte dalla coalescenza di due stelle di neutroni GW170817 è chiaramente visibile come una sequenza di punti in una curva ascendente. Dopo la loro fusione, la frequenza dell'onda gravitazionale diminuisce per diversi secondi (vedi la riga dal 1843 al 1847 secondi), che indica un oggetto unito con una velocità di rotazione decrescente. Van Putten e il suo team calcolano che la possibilità che questo sia un risultato falso è di circa 1 su 40, 000. Crediti:LIGO / M.H.P.M van Putten &M. Della Valle
Per la prima volta gli astronomi hanno rilevato onde gravitazionali da una fusione, stella di neutroni ipermassicci. Gli scienziati, Maurice van Putten della Sejong University in Corea del Sud, e Massimo della Valle dell'Osservatorio Astronomico di Capodimonte in Italia, pubblicare i loro risultati in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society : Lettere .
Le onde gravitazionali furono previste da Albert Einstein nella sua Teoria della Relatività Generale nel 1915. Le onde sono disturbi nello spazio-tempo generati da masse in rapido movimento, che si propagano dalla sorgente. Quando le onde raggiungono la Terra, sono incredibilmente deboli e il loro rilevamento richiede apparecchiature estremamente sensibili. Gli scienziati hanno impiegato fino al 2016 per annunciare la prima osservazione delle onde gravitazionali utilizzando il rivelatore LIGO (Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory).
Da quel risultato seminale, onde gravitazionali sono state rilevate in altre sei occasioni. Uno di questi, GW170817, risultato della fusione di due resti stellari noti come stelle di neutroni. Questi oggetti si formano dopo che stelle molto più massicce del Sole esplodono come supernovae, lasciando dietro di sé un nucleo di materiale imballato a densità straordinarie.
Contemporaneamente allo scoppio di onde gravitazionali dalla fusione, osservatori hanno rilevato emissione di raggi gamma, raggi X, ultravioletto, luce visibile, infrarossi e onde radio:una campagna di osservazione senza precedenti che ha confermato la posizione e la natura della sorgente.
Un grafico che mostra il conteggio dei raggi gamma rispetto al tempo, il cui picco iniziale è 1,7 secondi dopo la coalescenza finale delle due stelle di neutroni. Questo breve lampo di raggi gamma dura circa tre secondi durante il periodo in cui la frequenza dell'onda gravitazionale diminuisce, mostrato in Figura 1. Credito:A.M. Goldstein et al. / M.H.P.M. van Putten &M. Della Valle
Le osservazioni iniziali di GW170817 suggerivano che le due stelle di neutroni si fondessero in un buco nero, un oggetto con un campo gravitazionale così potente che nemmeno la luce può viaggiare abbastanza velocemente da sfuggire alla sua presa. Van Putten e della Valle si sono proposti di verificarlo, utilizzando una nuova tecnica per analizzare i dati di LIGO e il rivelatore di onde gravitazionali Virgo situato in Italia.
La loro analisi dettagliata mostra i rivelatori H1 e L1 in LIGO, che sono separati da più di 3, 000 chilometri, contemporaneamente rilevava un "cinguettio" discendente della durata di circa 5 secondi. In modo significativo, questo cinguettio è iniziato tra la fine del lampo iniziale di onde gravitazionali e un successivo scoppio di raggi gamma. La sua bassa frequenza (meno di 1 KHz, riducendo a 49 Hz) suggerisce che l'oggetto unito si sia girato per diventare invece una stella di neutroni più grande, piuttosto che un buco nero.
Ci sono altri oggetti come questo, con la loro massa totale corrispondente a coppie binarie note di stelle di neutroni. Ma van Putten e della Valle hanno ormai confermato la loro origine.
Van Putten commenta:"Siamo ancora nell'era pionieristica dell'astronomia delle onde gravitazionali. Quindi vale la pena guardare i dati in dettaglio. Per noi questo ha davvero dato i suoi frutti, e siamo stati in grado di confermare che due stelle di neutroni si sono fuse per formarne una più grande".
Astronomia delle onde gravitazionali, ed estrarre i dati da ogni rilevamento, farà un altro passo avanti il prossimo anno, quando il giapponese Kamioka Gravitational Wave Detector (KAGRA) sarà online.
