Una Rete di Pulsars per Catturare Onde Gravitazionali a Bassa Frequenza


Le onde gravitazionali sono increspature nello spazio-tempo, generate da oggetti con una gravità mostruosa come sistemi binari di buchi neri. Viaggiando nel tessuto dello spazio-tempo, le onde modificano le traiettorie dei fasci radio provenienti dalle pulsar in direzione della Terra. Credit: David Champion
Le onde gravitazionali sono increspature nello spazio-tempo, generate da oggetti con una gravità mostruosa come sistemi binari di buchi neri. Viaggiando nel tessuto dello spazio-tempo, le onde modificano le traiettorie dei fasci radio provenienti dalle pulsar in direzione della Terra. Credit: David Champion

Tutti sono d'accordo nel definire storica la recente scoperta da parte dell'interferometro LIGO delle onde gravitazionali, generate nello specifico dalla fusione di due mostruosi buchi neri, ognuno dei quali di circa 30 masse solari. Ma l'individuazione di questo fenomeno così elusivo sta per fare un nuovo grandioso passo avanti: come rivelato da uno studio del North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), onde gravitazionali a basse frequenze potrebbero essere presto individuabili dai radiotelescopi già esistenti.

“Individuare questo segnale è possibile se siamo in grado di monitorare un numero sufficientemente grande di pulsar sparse atraverso il cielo,” spiega Stephen Taylor, primo autore dell'articolo, comparso questa settimana su The Astrophysiscal Journal Letters, e ricercatore postdottorato presso il Jet Propulsion Laboratory di Pasadena, California. “La pistola fumante si vedrà osservando lo stesso schema di deviazioni in tutte quante.”

“Le fusioni di galassie sono comuni, e pensiamo che ci sono molte galassie ospitanti buchi neri supermassivi binari che potremmo essere in grado di individuare,” racconta Joseph Lazio, co-autore di Taylor e anch'esso di base al JPL. “Le pulsars ci permetteranno di vedere questi oggetti massicci come questi si avvicineranno lentamente spiraleggianto uno intorno all'altro.”

Le pulsar, resti del nucleo di stelle esplose in supernovae alla fine della loro vita, sono stelle di neutroni con grandissimi campi magnetici e che ruotano a velocità mostruose su sé stesse. Dai poli magnetici, esse emettono picchi di onde radio che, intercettando la Terra ad ogni giro, permettono di individuare la pulsar che li ha generati. Solitamente queste stelle di neutroni ruotano svariate volte al secondo. Ma alcune, chiamate 'millisecond pulsars', ruotano centinaia di volte più veloci. Ed il loro periodo di rotazione è il più preciso mai registrato nell'universo.

“Le millisecond pulsars hanno tempi di arrivo – del fascio di onde radio sulla Terra, n.d.a. – estremamente predicibili, ed i nostri strumenti sono capaci di misurarli fino ad un decimilionesimo di secondo,” evidenzia Maura McLaughlin, radioastronomo presso la West Virginia University a Morgantown e membro del team NANOGrav. “Per questo, possiamo utilizzarle per individuare variazioni incredibilmente piccole nella posizione della Terra.”

“Siamo come un ragno al centro di una ragnatela”, spiega Michele Vallisneri, altro membro del gruppo di ricerca al JPL/Caltech. “Più fili abbiamo nella nostra rete di pulsar, e più siamo sensibili nel sentire quando un'onda gravitazionale ci passa attraverso.”

Attualmente NANOGrav sta monitorando 54 pulsar, ma per gli strumenti è possibile vederne solo alcune nell'emisfero australe: ciò che ci si auspica è che presto si uniscano altri team dall'Europa e dall'Australia per ottenere l'agognata copertura di tutto il cielo che soddisferebbe al massimo questa ricerca. Nonostante le sfide tecniche, Taylor è sicuro che il team sia sulla giusta traccia. “Le onde gravitazionali si infrangono sulla Terra in ogni momento,” afferma.”Dato il numero di pulsar osservate da NANOGrav ed altri gruppi internazionali, ci aspettiamo di avere l'evidenza chiara e convincente di onde gravitazionali a bassa frequenza nei prossimi dieci anni”.

Giulia Murtas

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