Quattro progetti di onde gravitazionali fra i Prin

Ben quattro progetti scientifici di rilevante interesse nazionale, i cosiddetti “Prin”, finanziati dal Ministero Italiano dell’università e della Ricerca per il 2021, riguardano lo studio e la ricerca astronomica legata alla rivelazione delle onde gravitazionali. La classifica dei Prin, pubblicata la scorsa settimana dal MIUR ha premiato, infatti, tre progetti collegati alla realizzazione del futuro rivelatore di onde gravitazionali europeo di terza generazione Einstein Telescope (ET), oltre a una ricerca mirata a sviluppare nuovi strumenti per l’analisi dei segnali gravitazionali degli interferometri presenti, come Virgo e LIGO, o futuri.
Uno straordinario risultato che mette in luce, ancora una volta, quanto le onde gravitazionali siano una nuova e cruciale frontiera delle scienze dell’universo.

Fra i sei progetti selezionati quest’anno nell’ambito PE9 (scienze dell’universo), infatti, il primo è stato il progetto “Low-frequency Versus Cryogenics for ET [Einstein Telescope]” (LoVeC-ET) coordinato da Ettore Majorana di Università La Sapienza di Roma e INFN e dedicato all’applicazione della criogenia per raffreddare a bassa temperatura, fino a 10-20 gradi Kelvin, gli specchi di Einstein Telescope, riducendone sensibilmente il cosiddetto rumore termico.
“Il nostro obiettivo – ha spiegato il prof. Majorana – sarà quello di dimostrare che è possibile limitare il rumore termico abbassando la temperatura degli specchi dell’interferometro, senza inficiare il funzionamento del sofisticato sistema di attenuazione sismica, indispensabile per la rivelazione di onde gravitazionali. Una sfida per nulla scontata che l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) e l’Università La Sapienza di Roma, l’Università di Urbino Carlo Bo e le Università di Perugia e di Roma Tor Vergata, hanno accettato di condividere”.

Secondo il progetto coordinato da Francesco Fidecaro di Università di Pisa e INFN, “Toward high mass and high Z black holes at Sos Enattos, the Sardinian site for the Einstein Telescope”. Basandosi sull’esperienza dei superattenuatori di Virgo, il progetto punta a sviluppare un sistema in grado di isolare gli specchi di ET dalle vibrazioni sismiche del suolo fino a frequenze di 2 Hz. I nuovi superattenuatori, più piccoli e meno costosi rispetto al design originale, verrebbero poi testati al Sar-Grav lab di Sos Enattos.
“Estendendo verso le basse frequenze la sensibilità dei nuovi rivelatori di terza generazione, come l’Einstein Telescope – ha dichiarato il prof Fidecaro – avremo più chance di rivelare i sistemi binari, le stelle di neutroni rotanti e il fondo stocastico delle onde gravitazionali: pochi Hz inoltre è la frequenza più alta delle onde gravitazionali emesse da buchi neri binari con massa totale dell’ordine di 1000 masse solari, così come di sistemi più piccoli, ma più vicini alle origini dell’universo”

Quarto, il progetto “Cutting-edge strategies to identify new GEMS (Gravitational- and ElectroMagnetic-wave Sources) in the Universe with current and next-generation detectors” coordinato da Pia Astone dell’INFN di Roma. Obiettivo della ricerca è il rilevamento di sorgenti di onde gravitazionali quali stelle di neutroni isolate o magnetar di recente formazione, che emettono onde periodiche continue, con tempi di emissione variabili fra ore e anni.

“Il finanziamento di questo progetto arriva in un momento particolarmente importante per questo tipo di ricerca”, dichiara Astone, “si tratta di migliorare la sensibilità per la ricerca di una tipologia di segnali gravitazionali non ancora rivelata (continui o quasi continui) e l’unione delle competenze che vengono dai proponenti INFN, Sapienza ed INAF potrà essere fondamentale per trovarci pronti a nuove positive sorprese già nelle analisi dei dati del prossimo run scientifico (O4) dei rivelatori LIGO/Virgo/Kagra.”

Infine, il progetto “METE = Multimessenger astronomy in the Einstein Telescope Era” coordinato da Marica Branchesi del Gran Sasso Science Institute, che punta a sviluppare strumenti, conoscenze e tecniche di analisi per Einstein Telescope, in particolare per l’astronomia multimessaggera, ovvero per le osservazioni che ET potrà realizzare in sinergia con osservatori elettromagnetici innovativi, come CTA, Athena, l’Osservatorio Vera Rubin, JWST, ELT, SKA o future missioni spaziali come THESEUS e HERMES.
“METE ci permetterà di costruire le basi dell’astronomia multimessaggera nell’era di ET, grazie a cui saremo in grado per la prima volta di esplorare l’Universo lungo la sua storia cosmica fino ai secoli bui cosmologici.”, racconta Branchesi, “È un privilegio per me guidare un gruppo così ricco di fisici e astrofisici da GSSI, INAF, INFN e Università di Padova.”