Le onde gravitazionali: 5 domande cosmologiche a cui possono rispondere

[Morimondo]

Alcuni numeri per dare l'idea di cosa è stato osservato:

Il sistema binario di buchi neri è stato rilevato a circa 1.3 miliardi di anni luce di distanza.
I due buchi neri in collisione hanno avuto una massa di circa 30 masse solari ciascuno, e hanno impattato ad una velocità pari a circa metà della velocità della luce.

Un mostruoso evento del genere ha causato una variazione in lunghezza misurata da Terra pari a poco più la dimensione di un protone.

In un sistema binario si possono raggiungere velocità cosi alte in cosi poco spazio?

[Enrico Corsaro]

Si se si tratta di buchi neri di quelle masse. La forza gravitazionale è talmente grande che l'energia sprigionata dalla collisione ha liberato in un istante l'equivalente di 3 masse solari. Detto in altre parole, l'energia liberata è stata pari a 50 volte quella irradiata da tutte le stelle dell'Universo osservabile messe insieme!

[Enrico Corsaro]

Questa è l'immagine chiave del segnale rilevato. Sono sovrapposte due misure indipendenti dello stesso segnale, fornite dai due LIGO (uno nello stato di Washington e l'altro nello stato della Louisiana). La misura è stata prima rilevata nello stato del Washingotn (in rosso) e appena 7 millisecondi dopo è arrivata in Lousiana.
L'ampiezza del segnale, come vedete ben distinguibile dal livello di rumore di fondo, è proporzionale alla distanza del fenomeno. La frequenza invece dell'ondulazione e la modulazione con il tempo ci permettono di capire che tipo di fenomeno l'ha prodotta. Le simulazioni date dalla risoluzione dell'equazione tensoriale delle onde gravitazionali ricavata dall'equazione di campo di Einstein per la relatività generale fornisce una PREDIZIONE di questo segnale nel caso dei due buchi neri che coincide egregiamente con quanto osservato.

Vi faccio notare che l'ampiezza del segnale è misurata in strain, dove uno strain è un numero frazionario che rappresenta l'entità dello stiramento della trama dello spazio-tempo. Su di una lunghezza di qualche chilometro, uno strain coincide con una variazione di 10^-18 metri, vale a dire la bellezza di 1 millesimo della dimensione del NUCLEO di un atomo.
Per il futuro, la sensibilità di LIGO verrà migliorata di un altro fattore 3, vale a dire che saremo in grado di sentire le onde gravitazionali fino a distanze 3 volte superiori di oggi, aumentando dunque il volume di universo coinvolto di un fattore 30!

LIGO signal.jpg

[Marcos64]

Trovo strabiliante la possibilita' di misurare entita' cosi' infinitamente piccole!

[Gaetano M.]

Enrico, questo spostamento di 7 millisecondi è dovuto alla rotazione terrestre?

[Ares1973]

Se non erro la dottoressa González ne ha fatto ascoltare il suono, che più che un cinguettio rassomiglia ad un inquietante fruscio modulato.

[Enrico Corsaro]

@Gaetano M., devo verificare per sicurezza ma dovrebbe essere causato dalla distanza diversa dei due punti dalla sorgente. Se non erro da quello che ho sentito, dovrebbero aver ottenuto un nuovo limite superiore di massa per i gravitoni.

QUI trovate l'articolo appena pubblicato. Una sola parola per quello che è successo: fantastico!

[Enrico Corsaro]

Ho appena fatto un rapido calcolo. 7 millisecondi equivale alla distanza percorsa dalla luce tra i due siti usati da LIGO, circa 2500 km di distanza. Dunque il ritardo è dovuto alla propagazione delle onde gravitazionali attraverso lo spazio-tempo. Certamente si propagano a velocità molto elevata, ma la precisione e l'accuratezza della misura non ci permette ancora di dire se è esattamente la velocità della luce oppure un valore inferiore.

[SVelo]

Grandioso!

[Gaetano M.]

Sto cercando di inquadrare il problema. 7 millisecondi alla velocità della luce sono 2100 km. La distanza dei due rilevatori non conta; conta invece il diverso percorso, quindi mi manca il dato sulla posizione della sorgente al momento del rilevamento. Se dici che la distanza dei rilevatori è 2500 km, considerando i raggi, vista la distanza, paralleli dovrebbero arrivare con una inclinazione di 30/35°, con una diminuzione del percorso a 2100 km.