Le onde gravitazionali: 5 domande cosmologiche a cui possono rispondere

[Enrico Corsaro]

Alla luce dell'atteso annuncio ufficiale della scoperta delle onde gravitazionali da parte degli operatori del LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), queste increspature dello spazio-tempo non solo rivendicheranno Einstein, ma faranno anche molto di più. Vediamo di scoprire insieme come....
leggi tutto...

[Enrico Corsaro]

Questo articolo è molto importante (e semplice da seguire), consiglio a tutti la lettura!
Siamo, come pare, ad una svolta cruciale per la fisica contemporanea.

[Marcos64]

Molto interessante. Siamo quindi all'alba di una nuova e importante metodologia di indagine, un importante passo verso la comprensione di questo magico universo. Non si puo' che esserne felici.

[Gaetano M.]

@Enrico Corsaro, prima si registra il segnale poi viene individuata la fonte grazie alla direzionalità delle onde gravitazionali. Ho letto, però, che vengono inseriti dei falsi segnali che possono essere scambiati per onde gravitazionali per aumentare l'affidabilità dei segnali veri. Come funzionerebbe?
Un'altra cosa: ho letto che potrebbe anche essere questo dell'annuncio un segnale falso.
Qui c'è l'intervista sulle "blind injections" a Monica Branchesi:
http://gallery.media.inaf.it/main.ph...chesi.mp3.html

[Enrico Corsaro]

Si le blind injections sono realizzate appositamente per simulare lo svolgimento di una procedura reale di rivelazione. Di base se la procedura viene eseguita quando una blind injection viene effettuata, allora il sistema è in ottimo funzionamento. La cosa viene però poi rivelata solo poco prima dell'annuncio di una possibile rivelazione del segnale, in modo da evitare ovviamente la diffusione di un falso. Il tutto è fatto in modo tale da far esercitare l'intera equipe di ricerca e collaudare l'intero apparato strumentale.

Il modo preciso in cui viene immesso il segnale non lo so, dipende tutto dall'apparato e dal sistema di elettronica in uso. Poichè si tratta di segnali che vengono convertiti in onde sonore, immagino che l'iniezione venga effettuata proprio a partire dall'elettronica che genera poi il segnale audio, utilizzato ai fini della scoperta.

[fulvio_]

Vorrei capire come si inserirebbe nel Modello Standard l'eventuale scoperta delle onde gravitazionali. Ciò implicherebbe anche l'esistenza dei gravitoni e dunque avremmo evidenza di una gravità quantistica?

Grazie!

[Cyg X-1]

Ciao Enrico, perdona questa incursione di astrofisica nel mondo della relatività ma .... a proposito di pulsar ho questa curiosità:

So che le PULSAR emettono una radiazione di sincrotrone di tipo direzionale; se non sbaglio, le particelle cariche che seguono le linee di forza dell'intenso campo magnetico subiscono variazioni di direzione e velocità che trasformano l'energia cinetica in energia radiante che viene emessa in direzioni peculiari. La rapidissima rotazione della stella la rende simile ad un faro .... cosmico. Vorrei sapere che aspetto ha lo spettro di emissione di sincrotrone: l'emissione avviene in un campo ristretto di frequenze (quali?) oppure è piuttosto "diluito" come avviene per lo spettro delle emissioni termiche?

Alla radiazione di sincrotrone si sovrappone la radiazione termica la quale viene emessa isotropicamente nello spazio, anche se c'è probabilmente da considerare la rotazione dello spazio-tempo che dovrebbe distorcere tale emissione. Comunque, vorrei sapere qual'è la temperatura superficiale di una pulsar tipica e quindi in quale campo di frequenze cade il massimo di emissione della radiazione termica.

La rapidissima rotazione della stella non dovrebbe inoltre essere rivelata anche dall'aumento di frequenza della radiazione emessa dal lato in avvicinamento e dalla diminuzione di frequenza della radiazione emessa dal lato in allontanamento? O forse la zona è talmente ristretta che il potere risolutivo richiesto è fuori portata dei nostri telescopi?

Grazie

[Enrico Corsaro]

So che le PULSAR emettono una radiazione di sincrotrone di tipo direzionale; se non sbaglio, le particelle cariche che seguono le linee di forza dell'intenso campo magnetico subiscono variazioni di direzione e velocità che trasformano l'energia cinetica in energia radiante che viene emessa in direzioni peculiari. La rapidissima rotazione della stella la rende simile ad un faro .... cosmico. Vorrei sapere che aspetto ha lo spettro di emissione di sincrotrone: l'emissione avviene in un campo ristretto di frequenze (quali?) oppure è piuttosto "diluito" come avviene per lo spettro delle emissioni termiche?

Premettendo che ancora sulle Pulsar si sa poco e che si tratta di un campo ancora tutto da esplorare. Quello che dici è giusto, cioè che la radiazione di sincrotrone viene emessa da particelle cariche in moto a velocità prossime a quelle della luce. La particolarità di questa radiazione è che risulta estremamente piccata sia in frequenza che in direzione, a causa del moto relativistico che si viene a creare ad esempio sotto effetto dell'intenso campo magnetico di una pulsar. Lo spettro che vediamo è quindi caratterizzato da un impulso che va dall'ordine del millisecondo a qualche frazione di secondo di durata.
L'emissione avviene tipicamente dalle onde radio fino ai raggi gamma, passando per l'ottico e i raggi X. Ha una forma di tipo esponenziale (a impulsi).

Alla radiazione di sincrotrone si sovrappone la radiazione termica la quale viene emessa isotropicamente nello spazio, anche se c'è probabilmente da considerare la rotazione dello spazio-tempo che dovrebbe distorcere tale emissione. Comunque, vorrei sapere qual'è la temperatura superficiale di una pulsar tipica e quindi in quale campo di frequenze cade il massimo di emissione della radiazione termica.

Essendo le pulsar il residuo nucleo di una supernova, le temperature superficiali possono inizialmente aggirarsi intorno a diverse centinaia di milioni di gradi Kelvin (se non addirittura al miliardo), ma a causa di questa elevatissima temperatura l'energia viene radiata molto molto velocemente ed esse rapidamente scendono sotto il milione di gradi Kelvin, anche nel giro di pochi giorni. Per queste temperature, la radiazione termica è piccata nei raggi gamma, 10^-12 m di lunghezza d'onda.

La rapidissima rotazione della stella non dovrebbe inoltre essere rivelata anche dall'aumento di frequenza della radiazione emessa dal lato in avvicinamento e dalla diminuzione di frequenza della radiazione emessa dal lato in allontanamento? O forse la zona è talmente ristretta che il potere risolutivo richiesto è fuori portata dei nostri telescopi?

No in realtà perchè ciò che osservi è sostanzialmente il fascio collimato di radiazione di sincrotrone, ed è proprio per questo che in una pulsar si osserva sempre una coppia di impulsi, separati l'uno dall'altro da mezzo periodo di rotazione. La stella è talmente piccola e lontana da non permetterci di risolvere il disco e di capire quali regioni si stanno allontanando e quali si stanno avvicinando.