mercoledì 15 giugno 2016

Nuova osservazione di onde gravitazionali

Oggi c'è stata una conferenza stampa degli scienziati di LIGO riguardo le ultime notizie sulla ricerca delle onde gravitazionali.

E boom: sono state osservate altre onde gravitazionali. Voi direte: ma che hai intenzione di scrivere un post ogni volta che viene osservata un'onda gravitazionale? Io dico: per il momento sì, primo perché è spettacolare tutto ciò e secondo anche perché ci sono alcune cose interessanti nuove da sottolineare (ma, onestamente, il post lo scrivo più per la prima ragione).

Dunque, il segnale di cui parlo è stato rivelato la notte del 26 Dicembre 2015. Già, mentre la maggior parte di noi digeriva il cenone di Natale, il segnale di due buchi neri che si sono scontrati diversi anni fa arrivava sulla Terra.
Ma ormai sapete già tutto, soprattutto se siete assidui lettori di Quantizzando. La storia è la solita, quella che abbiamo raccontato anche l'altra volta quando ci fu l'annuncio della prima storica rivelazione. E quindi vi rimando a tutti i dettagli, spiegati per bene in questi due miei articoli: qui e qua.

E quindi di cosa parliamo oggi? Parliamo di una cosa notevole, ovvero del fatto che ora abbiamo i dati di DUE onde gravitazionali. Sapete che vuol dire? Ora ve lo spiego.

Il segnale del 26 Dicembre (che è chiamato GW151226) è un po' diverso da quello del 14 Settembre (GW150914). Riguarda due buchi neri più piccoli che si sono scontrati circa 1.3 miliardi di anni fa; i dati dicono che i due buchi neri sono di 14 e 8 masse solari circa e hanno formato un buco nero di 21 masse solari circa - la restante massa solare è diventata proprio onde gravitazionali! - Quindi la forma osservata delle onde gravitazionali è un po' diversa. Ciò significa che possiamo testare la teoria che descrive lo scontro tra due buchi neri ad un livello diverso rispetto a quanto fatto nel caso di GW150914. Inoltre, mettendo insieme i due segnali si può verificare ancora meglio la teoria della Relatività Generale.

Per completezza dobbiamo dire che LIGO ha rivelato anche un altro segnale, LIV151012, ma ancora non si è pienamente certi si tratti di un'onda gravitazionale, o meglio, non si ha ancora la stessa certezza che si ha per gli altri due casi e quindi, anche noi, per il momento lo metteremo da parte.

I due segnali, GW151226 e LIV151012, visti per frequenza hanno questo aspetto:


Per farvi capire la differenza con il segnale di Settembre (GW150914) date un'occhiata invece al grafico qui sotto:

Come già detto, infatti, il segnale di GW151226 è dato dallo scontro di due buchi neri più leggeri e ciò ha formato un segnale meno intenso ma più lungo.
Possiamo vedere meglio il segnale di GW151226 nel prossimo grafico, dove alcuni dettagli sono anche ingranditi:


Quello che si può vedere sono le tre diverse fasi, iniziale, intermedia e finale (il momento dello scontro) e potete notare come la frequenza dell'onda vari sensibilmente, rappresentando proprio il progressivo avvicinarsi dei due buchi neri.
C'è anche un bellissimo video riguardo lo scontro di GW151226, vediamolo insieme:



E dopo questa carrellata arriviamo alla cosa, secondo me, maggiormente interessante riguardo questa nuova misura di onde gravitazionali: i limiti sulla teoria della Relatività Generale.
Partiamo da una premessa. Dunque, il segnale dello scontro tra buchi neri viene in qualche modo modellato. Ora, senza entrare nei dettagli, vengono usati dei parametri nello sfondo della teoria della Relatività. Naturalmente, questi parametri possono assumere diversi valori e i dati osservati in qualche modo vincolano la probabilità che un certo parametro possa assumere un certo valore.
Il grafico che vi mostro ora fa vedere la seguente cosa, ovvero la distribuzione di probabilità delle deviazioni dei vari parametri rispetto a quelli standard della Relatività Generale; potete vedere in alto le probabilità considerando solo il segnale del 14 Settembre 2015 (GW150914), poi al centro solo il segnale natalizio (GW151226) e in basso la combinazione dei due:



Come vedete, combinando i due segnali abbiamo che le barre viola sono praticamente sempre consistenti con il valore zero (come anche nei casi singoli), ovvero nessuna deviazione dai parametri usati in Relatività Generale ma in più le barre sono più piccole rispetto ai casi in alto; ovvero con due onde gravitazionali messe insieme si riduce l'incertezza. Sì, lo so, forse questa cosa è un po' tecnica, ma il succo è il seguente: più segnali di onde gravitazionali abbiamo e meglio possiamo testare la teoria della Relatività Generale. Inoltre, già con solo due onde gravitazionali i risultati sono davvero notevoli e confermano in pieno la Relatività Generale. Pensate cosa potrà accadere in futuro, sempre con LIGO (e anche con VIRGO).


I grafici e le informazioni d questo articolo sono tratte dall'articolo scientifico: https://dcc.ligo.org/public/0124/P1600088/015/bbh-o1.pdf