I rivelatori di onde gravitazionali stanno iniziando un nuovo periodo osservativo in cui esploreranno i segreti dell’Universo

Oggi la collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ricomincia ad osservare segnali di onde gravitazionali dopo avere migliorato gli strumenti di misura e i modelli matematici dei segnali e dopo avere introdotto nuovi e ancora più avanzati metodi di analisi dei dati. La collaborazione LVK è composta da scienziati di tutto il mondo che utilizzano una rete di osservatori – LIGO negli Stati Uniti, Virgo in Europa e KAGRA in Giappone – per cercare onde gravitazionali, che sono le increspature dello spaziotempo generate dalla collisione di buchi neri e da altri eventi cosmici estremi. 

Questo periodo osservativo, denominato O4, farà fare grandi passi avanti all’astronomia delle onde gravitazionali. O4 inizierà il 24 maggio e durerà 20 mesi, che comprendono due mesi di pausa per la messa a punto degli apparati. Sarà la ricerca di onde gravitazionali più sensibile realizzata finora. LIGO inizierà la presa dati il 24 maggio, mentre Virgo si unirà più avanti nel corso dell’anno. KAGRA parteciperà alla presa dati per un mese, a partire dal 24 maggio, e riprenderà più avanti, dopo alcuni miglioramenti. 

“Grazie al lavoro di oltre mille persone fatto in tutto il mondo negli ultimi anni, potremo osservare in profondità come mai prima d’ora l’universo delle onde gravitazionali”, ha detto Jess McIver, vicecoordinatrice della LIGO Scientific Collaboration (LSC). “Vedere più lontano significa imparare di più sui buchi neri e sulle stelle di neutroni e aumenta le possibilità di trovare qualcosa di nuovo. Siamo emozionati dall’idea di scoprire cosa c’è nell’Universo lontano “. 

Il rivelatore Virgo continuerà le attività di commissioning per aumentare la sua sensibilità prima di unirsi a O4, entro la fine dell’anno. “Negli ultimi mesi abbiamo identificato varie sorgenti di rumore e abbiamo fatto buoni progressi nella sensibilità, che però non ha ancora raggiunto il livello di progetto” ha dichiarato lo spokesperson di Virgo Gianluca Gemme, recentemente eletto. “Siamo convinti che migliorare la sensibilità del rivelatore sia la strada giusta per massimizzare il suo potenziale di scoperta”. 

KAGRA è operativo con la sensibilità prevista per l’inizio di O4. Jun’ichi Yokoyama, presidente del KAGRA Scientific Congress, afferma: “KAGRA ha avuto inizio 20 anni dopo LIGO ed è ora il primo rivelatore al mondo di generazione 2.5. Ci uniremo a O4 per un mese, dopodiché riprenderemo la messa a punto per migliorare ulteriormente la sensibilità preparandoci alla nostra prima osservazione”.

Data l’accresciuta sensibilità dei rivelatori, in O4 osserveremo una frazione più grande dell’universo rispetto ai precedenti periodi osservativi. I rivelatori LIGO inizieranno O4 con una sensibilità maggiore rispetto alla precedente del 30% circa. Questa maggiore sensibilità si tradurrà in un tasso più elevato di segnali di onde gravitazionali osservati, con conseguente osservazione di una fusione di buchi neri ogni 2 o 3 giorni. Inoltre grazie alla maggiore sensibilità potremo estrarre dai dati una maggiore quantità di informazioni sulla fisica degli oggetti osservati, comprese informazioni astrofisiche e cosmologiche mai ottenute prima. In tal modo potremo mettere ancora meglio alla prova la teoria della relatività generale di Einstein e dedurre con maggiore precisione le caratteristiche della popolazione delle stelle che raggiungono la fine della loro vita nella porzione di Universo che ci circonda. 

I primi segnali di onde gravitazionali sono stati rivelati nel 2015. Due anni dopo, LIGO e Virgo hanno rivelato una fusione di due stelle di neutroni, che ha prodotto un’esplosione chiamata kilonova, successivamente osservata da dozzine di telescopi in tutto il mondo. Finora, gli strumenti LIGO e Virgo hanno osservato più di 80 fusioni di buchi neri, due probabili fusioni di stelle di neutroni e alcuni eventi che molto probabilmente erano buchi neri che si fondevano con stelle di neutroni. Durante O4, i ricercatori si aspettano di osservare eventi cosmici ancora più energetici e ottenere nuove informazioni sulla natura dell’Universo. 

Come nei precedenti periodi osservativi, le osservazioni di probabili eventi di onda gravitazionale verranno annunciate pubblicamente. Informazioni su come ricevere e interpretare questi avvisi pubblici sono disponibili all’indirizzo https://wiki.gwastronomy.org/OpenLVEM.

Osservatori di onde gravitazionali 

LIGO è finanziato dalla NSF e gestito da Caltech e MIT, che hanno ideato e costruito il progetto. Il sostegno finanziario per il progetto Advanced LIGO è guidato da NSF con la Germania (Max Planck Society), il Regno Unito (Science and Technology Facilities Council) e l’Australia (Australian Research Council) che danno contributi significativi. Più di 1.500 scienziati di tutto il mondo partecipano al progetto tramite la collaborazione scientifica LIGO, che include la collaborazione GEO. Altri partner sono elencati in http://ligo.org/partners.php. 

La Collaborazione Virgo è attualmente composta da circa 850 membri provenienti da 143 istituzioni in 15 diversi paesi (principalmente europei). L’European Gravitational Observatory (EGO) ospita il rivelatore Virgo vicino a Pisa in Italia, ed è finanziato dal Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS) in Francia, dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) in Italia e dall’Istituto Nazionale di Fisica Subatomica (Nikhef) nei Paesi Bassi. Un elenco dei gruppi della collaborazione Virgo si trova su http://public.virgo-gw.eu/the-virgo-collaboration/. Maggiori informazioni sono disponibili sul sito web di Virgo all’indirizzo https://www.virgo-gw.eu/. 

KAGRA è l’interferometro laser di 3 km di lunghezza del braccio che si trova a Kamioka, Gifu, Giappone. L’istituto ospitante è l’Institute for Cosmic Ray Research (ICRR), l’Università di Tokyo, e il progetto è co-ospitato dal National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) e dalla High Energy Accelerator Research Organization (KEK). La collaborazione KAGRA è composta da oltre 480 membri provenienti da 115 istituti in 17 paesi/regioni. Le informazioni generali di KAGRA sono disponibili sul sito web https://gwcenter.icrr.u-tokyo.ac.jp/en/. Le risorse per i ricercatori sono accessibili da http://gwwiki.icrr.u-tokyo.ac.jp/JGWwiki/KAGRA. 

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Vincenzo Napolano
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