Membro del team LIGO che entra in una delle camere del rivelatore LIGO Livingston. Credito:Università di Portsmouth
Solo pochi anni fa, scienziati di tutto il mondo hanno celebrato il rilevamento delle prime onde gravitazionali, confermando una teoria scientifica di vecchia data e aprendo un campo di ricerca completamente nuovo.
Ora, il team di ricerca internazionale responsabile della rilevazione delle onde gravitazionali ha annunciato altri 39 eventi di onde gravitazionali, portando il numero totale di rilevamenti confermati a 50.
Il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) e le collaborazioni Virgo, che includono ricercatori dell'Università di Portsmouth, hanno pubblicato oggi una serie di articoli che registrano eventi tra cui le fusioni di buchi neri binari, stelle di neutroni binarie e, possibilmente, stella di neutroni-buchi neri.
Questi eventi sono stati registrati durante i primi sei mesi della terza corsa di osservazione dei rivelatori LIGO e Virgo.
Dott. Andrew Williamson, dall'Istituto di Cosmologia e Gravitazione dell'Università di Portsmouth, ha dichiarato:"Questo nuovo catalogo di scoperte include 39 nuovi eventi di onde gravitazionali osservati tra il 1 aprile e il 1 ottobre 2019. Si tratta di più di una scoperta a settimana.
"La maggior parte di questi sono stati prodotti dalla fusione di coppie di buchi neri, ma include anche la seconda scoperta in assoluto di una coppia di stelle di neutroni in collisione, e forse la prima scoperta di un buco nero e una coppia di stelle di neutroni che si fondono. Le stelle di neutroni sono i resti estremamente densi di stelle morte, pesando più del nostro Sole ma schiacciato in qualcosa delle dimensioni di una città, meno di 15 miglia di diametro.
L'interno dell'interferometro LIGO Livingston. Credito:Università di Portsmouth
"In combinazione con 11 scoperte fatte prima del 2019, ora abbiamo scoperto 50 eventi di onde gravitazionali, con molti altri sicuramente in arrivo. Ora abbiamo abbastanza eventi che possiamo davvero iniziare a rispondere a domande come:'quanto sono comuni le coppie di buchi neri che si fondono?' e 'che aspetto ha la popolazione dei buchi neri?'"
Scienziati britannici hanno progettato e costruito la strumentazione per i rilevatori LIGO, che hanno sede negli Stati Uniti, e hanno contribuito all'analisi e all'interpretazione dei dati raccolti durante le tre sessioni osservative. Il contributo del Regno Unito alle collaborazioni è finanziato dal Science and Technology Facilities Council.
Con questo nuovo, catalogo ampliato delle rilevazioni, gli scienziati sono dotati di una vasta gamma di dati sui buchi neri per testare rigorosamente la teoria della relatività generale di Einstein e fornire nuove informazioni su come si formano i buchi neri e le stelle di neutroni.
I ricercatori di Portsmouth hanno avuto un ruolo di primo piano nella pianificazione, costruendo ed eseguendo una delle principali analisi che hanno rilevato le onde gravitazionali incluse in questo catalogo e Ph.D. alunno, Simone Mozzo, ha trascorso tre mesi a lavorare su uno dei rivelatori LIGO in Louisiana nel corso di queste osservazioni.
Simone ha dichiarato:"Ho avuto la fortuna di lavorare presso LIGO a Livingston alla fine del 2019, dove il mio ruolo era ridurre l'impatto delle fonti di rumore esterne sui dati delle onde gravitazionali. I rilevatori LIGO sono estremamente complessi e sensibili, e ogni componente deve essere isolato dai disturbi del rumore esterno come il movimento del suolo dovuto a terremoti, onde dell'oceano e persino persone che camminano e parlano."
Le nuove osservazioni includono buchi neri binari che vanno da circa cinque volte la massa del Sole a un'estremità della scala, fino a 85 volte la massa del Sole. Al vertice di questa scala, i buchi neri più grandi sono molto più massicci di quanto si pensasse in precedenza. In un'altra osservazione, un buco nero è stato visto fondersi con un oggetto di 2,6 volte la massa del Sole. Se quell'oggetto fosse un buco nero, sarebbe stato più leggero di quanto si pensasse possibile. In alternativa, potrebbe essere stata la più grande stella di neutroni mai osservata. Ora, gli astrofisici cercheranno di scoprire come e dove nell'Universo si sono formati i sistemi trovati da LIGO e Virgo.
Il Dr. Williamson ha dichiarato:"Queste scoperte mettono davvero in discussione ciò che pensavamo di sapere su come si formano queste coppie di buchi neri. Nei prossimi anni prevediamo di rilevare le onde gravitazionali dallo spazio profondo sempre più frequentemente, permettendoci di svelare questi misteri. E potrebbero esserci altre sorprese in serbo".
