Il network internazionale degli osservatori di onde gravitazionali LIGO, Virgo e KAGRA (LVK) ha annunciato la rivelazione del 200° segnale di onda gravitazionale del periodo di osservazione (O4), ancora in corso. Il duecentesimo segnale è stato rivelato il 19 marzo 2025 e con una probabilità di oltre il 99% proviene da una fusione di due buchi neri. Questo nuovo record è impressionante, se si considera che complessivamente nei precedenti periodi di osservazione (O1, O2, O3) i segnali rivelati sono stati 90. L’incremento dei segnali osservati è dovuto naturalmente alla maggiore sensibilità dei rivelatori, come risultato delle innovazioni tecnologiche realizzate sui rivelatori negli scorsi anni.
Dei duecento segnali la gran parte sarebbero generati da fusioni di due buchi neri a milioni o miliardi di anni luce dalla Terra, mentre risultano molto più rari e di difficile identificazione le fusioni di due stelle di neutroni o quelle di binarie miste, di un buco nero con una stella di neutroni.
“La comunità scientifica è intensamente impegnata ad analizzare e studiare la vasta quantità di nuovi dati che le antenne gravitazionali ci hanno fornito nel corso dell’ultimo anno e mezzo“, ha dichiarato lo spokesperson di Virgo e ricercatore dell’INFN Gianluca Gemme. “Raccoglieremo nuove informazioni sui buchi neri, sulle stelle di neutroni e sull’evoluzione del nostro Universo e, naturalmente, attendiamo con ansia le possibili nuove scoperte all’orizzonte“.
Il periodo osservativo O4 è in corso dal maggio 2023, con una breve pausa all’inizio del 2024 dopo la quale il rivelatore Virgo si è unito ai due LIGO, ed è previsto che continui fino all’inizio di ottobre 2025 con un’altra pausa in primavera per interventi tecnici.
I nuovi eventi candidati sono stati immediatamente segnalati agli astronomi di tutto il mondo tramite le circolari GCN (General Coordinates Network) della NASA, poiché i ricercatori della Collaborazione LVK hanno sviluppato un processo estremamente efficiente per convalidare e condividere potenziali segnali gravitazionali. L’obiettivo, naturalmente, è di trasmettere il più rapidamente possibile informazioni preliminari sulla posizione e sul tipo di eventi rilevati a una rete di osservatori nel mondo, per tentare osservazioni multimessaggere, ossia osservazioni dello stesso evento con segnali diversi: onde gravitazionali, radiazione elettromagnetica, raggi gamma, raggi cosmici, neutrini.
Per questo un team di persone che opera 24 ore su 24, 7 giorni su 7, il Rapid Response Team (RRT) viene allertato ogni volta che l’algoritmo automatico rileva un potenziale segnale e ha il compito di valutare la probabilità che abbia effettivamente un’origine astrofisica. Il team, utilizzando algoritmi sviluppati appositamente per questo scopo, stima anche la massa degli oggetti che stanno producendo le onde gravitazionali e la loro posizione approssimativa nel cielo. Queste informazioni vengono poi condivise pubblicamente, in un tempo medio di circa 30 minuti.
“Con oltre 600 membri, il Rapid Response Team è la più grande task force congiunta nell’ambito della collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA“, ha dichiarato Francesco di Renzo, ricercatore del CNRS – IP2I di Lione e coordinatore europeo del RRT. “Inoltre, ciò che rende l’RRT particolarmente unico, oltre alle sue dimensioni, è la sua diversità: RRT riunisce persone con background e competenze e provenienze geografiche molto diverse. Al di là del suo impatto scientifico per l’intera comunità astronomica, questo sforzo è stato un potente catalizzatore di collaborazione“.
Questa analisi immediata è ancora considerata preliminare, e quindi questi segnali sono considerati “eventi candidati”: tutti i dati del run saranno nuovamente analizzati nei mesi successivi, utilizzando tecniche più sofisticate e che richiedono più tempo, prima della pubblicazione del “catalogo”. Durante questo processo alcuni eventi potrebbero essere “ritrattati”, classificati come rumore, e potrebbero esserne trovati di nuovi nei dati, ma questo di solito non cambia significativamente il loro numero complessivo.
Gli eventi astrofisici che si pensa abbiano originato questi 200 segnali, e anche i 90 rilevati nelle precedenti serie di osservazioni, sono fusioni di sistemi binari di oggetti compatti: due buchi neri, due stelle di neutroni o un buco nero e una stella di neutroni. I buchi neri dopo aver spiraleggiato l’uno intorno all’altro per centinaia di milioni di anni, si sono fusi, generando un buco nero ancora più grande. Le stelle di neutroni generano invece una potente esplosione astronomica, chiamata kilonova, che emette onde gravitazionali, raggi gamma, onde radio e altri segnali (come nel caso della famosa kilonova osservata il 17 Agosto 2017). L’analisi del segnale gravitazionale ci permette di stimare in “anteprima” la massa degli oggetti coinvolti e di determinarne la natura (buco nero o stella di neutroni) con vari livelli di precisione. Nelle duecento osservazioni registrate da LIGO, Virgo e KAGRA, nell’ultimo ciclo di osservazioni le fusioni di due buchi neri sono di gran lunga più frequenti degli eventi che coinvolgono stelle di neutroni, che risultano molto più rari.
EGO e Virgo
EGO, l’Osservatorio Gravitazionale Europeo, situato a Cascina, nella campagna pisana, è la sede istituzionale dell’esperimento Virgo, l’unico rivelatore di onde gravitazionali in Europa e uno dei quattro al mondo. La Collaborazione Virgo è attualmente composta da più di 900 membri provenienti da oltre 170 istituzioni di 20 diversi Paesi (principalmente europei). L’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO) è finanziato dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Francia, dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Italia, dall’Istituto Nazionale di Fisica Subatomica (Nikhef) nei Paesi Bassi, e in Belgio dalla Fondazione per la Ricerca – Fiandre (FWO) e dal Fondo Belga per la Ricerca Scientifica (F.R.S.-FNRS).
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