SEGNALI DALLE STELLE.19/10/2017

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Una scoperta che può essere definita davvero “stellare” quella annunciata al mondo il 16 ottobre scorso in presa diretta dalla sede della National science foundation di Washington. Gli scienziati del team di ricerca combinato operanti presso i due interferometri “premi Nobel” (l’americano Ligo e l’italiano Virgo), sono stati per la prima volta in grado di osservare (assieme ad altri 70 telescopi terrestri) in modo estremamente dettagliato la collisione fra due stelle di neutroni, avvenuta a 130 milioni di anni luce dalla Terra. Un evento dai risvolti scientifici sorprendenti, per portata ed effetti: dal violentissimo impatto fra i due astri, infatti, è stato per la prima volta possibile stabilire la generazione di onde gravitazionali e lampi di raggi gamma da fenomeni celesti di questo tipo, capacità finora solamente ipotizzata e perlopiù attribuita a scontri fra buchi neri. Ancor più sorprendente, la formazione di oro, platino e altri metalli pesanti dalla collisione fra le due stelle, anche questo un fenomeno fino a oggi solo presunto dalla scienza. Scoperte, queste, che certamente aprono nuove frontiere nello studio dell’universo e dei fenomeni interstellari in grado di verificarsi nello spazio-tempo. In Terris ne ha parlato con il dott. Giancarlo Cella, fisico dell’Infn e responsabile del Gruppo Virgo di Pisa, a margine della conferenza (della quale è stato uno dei relatori) svolta presso la sede dell’European gravitational observatory di Cascina, dove è locato e operativo l’interferometro Virgo.

Dottore, quale è stata, concretamente, l’importanza di questa scoperta?
“Prima di tutto questa è la prima volta che viene osservato un fenomeno di questo genere il quale, finora, era stato solo ipotizzato. In particolare, l’ipotesi che un evento di questo tipo fosse accompagnato anche da un lampo di raggi gamma non aveva ancora mai avuto una verifica diretta. Poi, dal punto di vista del segnale gravitazionale che è quello che studiamo noi, la sua analisi approfondita offre molte possibilità per capire quali sono le caratteristiche della materia che compone le stelle di neutroni. Si tratta, infatti, di oggetti fisicamente molto complessi e ancora poco noti nelle loro strutture interne. Quando si verifica uno scontro come questo, le stelle vengono distrutte e ciò permette, in particolare dal processo di deformazione prima, di distruzione poi, di carpire molte informazioni su quali siano le caratteristiche della materia che le compone”.

Quali campi di studio sono stati aperti?
“Ci sono altri punti molto interessanti che si possono vedere a margine. L’aspetto secondo me importante è che, per la prima volta (si parte da oggi) si può guardare a fenomeni di questo tipo attraverso l’osservazione in contemporanea di diversi segnali, come quello gravitazionale, dei raggi gamma, il segnale elettromagnetico e ottico. Confrontando quello che si vede in simultanea (o anche in fase successiva), si può imparare moltissimo rispetto a quanto apprenderemmo guardandone soltanto uno come, per esempio, le emissioni dei raggi gamma. Questo è un momento in cui si può dire che stia nascendo l’astronomia multimessanger”.

Ovvero?
“Un modo di studiare queste sorgenti astrofisiche guardando contemporaneamente segnali di tipo anche completamente diverso, come le onde gravitazionali e segnali di tipo elettromagnetico”.

Lo scontro di stelle di neutroni, al di là del fatto che sia stato osservato per la prima volta, è ipoteticamente un fenomeno frequente o sono perlopiù le collisioni fra buchi neri a generare le onde gravitazionali?
“Questa è una delle cose che possiamo imparare adesso. E questo perché, ora, sappiamo che queste cose accadono sia per i buchi neri che per le stelle di neutroni. Dal momento che si tratta di eventi rari, il fatto di riuscire a vederli dipende soltanto da quanta regione di spazio attorno a noi siamo capaci di esplorare. E, chiaramente, tanto più i nostri strumenti sono sensibili tanto più è vasta la regione dello spazio in cui siamo in grado di vedere un segnale di questo tipo il quale, essendo molto lontano, arriverebbe a noi troppo debole. In questo senso, un aspetto importante di questa scoperta è che questa ci permette di verificare alcune teorie come, ad esempio, l’aspettarci il verificarsi di tale fenomeno una volta ogni dieci anni in una determinata porzione di spazio.

Come si arriva a costruire queste teorie ipotetiche?
“Si fanno delle ipotesi su qual è l’albero genealogico che, a partire da stelle standard (ossia quelle che fanno la loro vita, mutano o si trasformano in qualcos’altro), si arriva a una coppia di stelle di neutroni che orbitano una attorno all’altra. Si possono fare delle teorie su come si sviluppano queste linee genealogiche e si danno delle predizioni”.

Tra le quali?
“Ce ne sono tante possibili e spesso variano l’una dall’altra. Adesso, cominciando a vedere queste cose nel volume in cui le stiamo vedendo ora, possiamo anche iniziare a dire che alcune delle teorie legate alla formazione di stelle di neutroni sono valide e altre no. Su quante ne potremmo vedere con precisione in un prossimo futuro, la risposta stiamo cominciando a darla adesso. Faccio un esempio: alla nostra sensibilità attuale, noi stiamo esplorando una certa regione di spazio e, se continuassimo a prendere delle misure, ci accorgeremmo che un evento di questo tipo sarebbe visibile magari una volta all’anno. Se noi raddoppiassimo la sensibilità del nostro strumento, il raggio della regione che siamo in grado di esplorare aumenterebbe di due volte, ma il volume dello spazio che possiamo esplorare diventerebbe più grande di 8. Quindi, se prima in un anno vedevamo un solo evento di questo tipo, incrementando la sensibilità dei nostri mezzi dovremmo vederne 8. Nel futuro, quindi, ci aspettiamo che il numero di eventi che riusciremo a vedere sensibilizzando maggiormente il nostro strumento aumenti considerevolmente. A quel punto potremmo fare anche una statistica, un sondaggio di quante sorgenti di questo tipo appaiono nella regione di spazio che esploriamo e quante ce ne sono in generale”.

Potevate aspettarvi la generazione di metalli pesanti o è stata una sorpresa?
“E’ una teoria che era già esistente poiché è da tempo che è stato proposto questo meccanismo attraverso il quale, sostanzialmente, si formano i metalli pesanti nell’universo. Ma questo annunciato oggi (lunedì, ndr) è stato un evento molto importante perché l’oggetto era molto vicino (il più vicino mai registrato) ed è stato possibile studiarlo in grande dettaglio. Uno studio che prosegue ancora adesso perché sono fenomeni che durano giorni, settimane o anche anni. Questo offre la possibilità di fare un’analisi dettagliata e verificare con estrema precisione le teorie esistenti. Possiamo dire che è stata una sorpresa e, in un certo senso, un grande colpo di fortuna avere (tra l’altro nell’unico mese in cui noi siamo stati accesi nella prima parte del nostro funzionamento) un evento così bello, così vicino e così pieno di fisica”.

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