Un team di fisici ha sviluppato un metodo per rilevare le onde gravitazionali con frequenze così basse che potrebbero svelare i segreti dietro le prime fasi delle fusioni tra buchi neri supermassicci, gli oggetti più pesanti dell'universo.
Il metodo è in grado di rilevare onde gravitazionali che oscillano solo una volta ogni mille anni, 100 volte più lente di qualsiasi onda gravitazionale misurata in precedenza.
"Si tratta di onde che ci raggiungono dagli angoli più remoti dell'universo, capaci di influenzare il modo in cui viaggia la luce", ha affermato JEFF DROR, Ph.D., assistente professore di fisica presso l'Università della Florida e coautore del nuovo studio. "Lo studio di queste onde dell'universo primordiale ci aiuterà a costruire un quadro completo della nostra storia cosmica, analogo alle precedenti scoperte sullo sfondo cosmico a microonde."
Dror e il suo coautore, William DeRocco, ricercatore post-dottorato dell'Università della California, Santa Cruz, hanno pubblicato i loro risultati in Physical Review Letters .
Le onde gravitazionali sono simili alle increspature nello spazio. Come le onde sonore o le onde dell'oceano, le onde gravitazionali variano sia in frequenza che in ampiezza, informazioni che offrono informazioni sulla loro origine ed età. Le onde gravitazionali che ci raggiungono possono oscillare a frequenze estremamente basse, molto inferiori a quelle delle onde sonore rilevabili dall'orecchio umano. Alcune delle frequenze più basse rilevate in passato erano pari a un nanohertz.
"Per riferimento", ha spiegato Dror, "la frequenza delle onde sonore create dal ruggito di un alligatore è circa 100 miliardi di volte superiore a questa frequenza:si tratta di onde molto basse."
Il loro nuovo metodo di rilevamento si basa sull’analisi di pulsar e stelle di neutroni che emettono onde radio a intervalli molto regolari. Dror ipotizzò che la ricerca di un rallentamento graduale nell'arrivo di questi impulsi potesse rivelare nuove onde gravitazionali.
Studiando i dati esistenti sulle pulsar, Dror è stato in grado di cercare onde gravitazionali con frequenze più basse che mai, aumentando la nostra "portata uditiva" a frequenze fino a 10 picohertz, 100 volte inferiori rispetto agli sforzi precedenti che rilevavano onde a livello di nanohertz.
Sebbene le onde gravitazionali con frequenze intorno al nanohertz siano già state rilevate in precedenza, non si sa molto sulla loro origine. Ci sono due teorie. L'idea principale è che queste onde siano il risultato di una fusione tra due buchi neri supermassicci, il che, se fosse vero, darebbe ai ricercatori un nuovo modo di studiare il comportamento di questi oggetti giganti che si trovano nel cuore di ogni galassia.
L'altra teoria principale è che queste onde siano state create da una sorta di evento catastrofico all'inizio della storia dell'universo. Studiando le onde gravitazionali a frequenze ancora più basse, potrebbero essere in grado di differenziare queste possibilità.
"Guardando al futuro, il prossimo passo è analizzare i set di dati più recenti", ha affermato Dror. "I set di dati che abbiamo utilizzato risalivano principalmente al 2014 e al 2015 e da allora è stato effettuato un gran numero di osservazioni di pulsar."
Dror prevede inoltre di eseguire simulazioni su dati simulati utilizzando il supercomputer HiPerGator della UF per svelare ulteriormente la storia cosmica. Il supercomputer può eseguire in modo efficiente simulazioni ampie e complesse, riducendo significativamente il tempo necessario per analizzare i dati.
Ulteriori informazioni: William DeRocco et al, Utilizzo delle derive dei parametri Pulsar per rilevare le onde gravitazionali subnanohertz, Lettere di revisione fisica (2024). DOI:10.1103/PhysRevLett.132.101403. Su arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2212.09751
Informazioni sul giornale: Lettere di revisione fisica , arXiv
Fornito dall'Università della Florida
