Una schermata di Gravity Spy con il pittogramma da analizzare. Crediti: Gravity Spy team
Dopo un periodo di prova iniziato lo scorso giugno, è stato ora lanciato ufficialmente il nuovo progetto di scienza popolare Gravity Spy, all’interno dell’ormai popoloso Zooniverse, il portale che – a partire dal capostipite Galaxy Zoo – ha fornito a milioni di semplici appassionati la possibilità di contribuire alla ricerca scientifica, non solo astrofisica. Nello specifico, Gravity Spy cerca l’aiuto di volontari per analizzare il “rumore” che appare nei rivelatori di onde gravitazionali LIGO.
Anche i più disattenti ricorderanno che quest’anno è stata annunciata la prima (e poi la seconda) rilevazione di onde gravitazionali della storia. I due interferometri laser statunitensi LIGO, i giganteschi dispositivi che hanno permesso il colpaccio, sono al momento spenti per un potenziamento, così come l’interferometro italo-francese VIRGO, che costituirà il terzo fondamentale polo delle osservazioni in modalità cosiddetta advanced.
Uno dei due interferometri laser LIGO, con bracci da tre chilometri. Crediti: LIGO
Quando questi strumenti si rimetteranno in ascolto, saranno ancora più sensibili nel rilevare i minimi sussulti provocati dal passaggio di onde gravitazionali. Considerando che gli interferometri possono misurare un cambiamento di distanze molto inferiore al diametro di un protone, risulta evidente che questi apparati precisissimi sono soggetti a disturbi esterni che li “scuotono”, pur in maniera pressoché impercettibile, come piccoli terremoti o passaggi di veicoli pesanti. Inoltre, come tutte le apparecchiature, sono soggetti ai “rumori” di varia natura prodotti dai loro stessi componenti.
Questi disturbi possono produrre dei falsi positivi nei dati (glitch), che devono essere scartati. La distanza di oltre 3 mila chilometri che separa i due rivelatori LIGO dovrebbe rendere statisticamente molto difficile il fatto che un disturbo venga avvertito contemporaneamente nei due siti. Tuttavia, nella realtà delle osservazioni, questi segnali spuri appaiono con sufficiente frequenza da potere apparire casualmente su entrambi i rivelatori in forma similare quasi allo stesso tempo.
Questa immagine mostra un particolare tipo di problema tecnico comune nei dati LIGO, chiamato “fischio” (whistle) . In questo caso, si sa che l’origine del glitch è nei sistemi di controllo elettronici. Interferenze nei dati come questa possono ingannare gli algoritmi di ricerca automatica. Crediti: LIGO/Gravity Spy
I software non sono ancora così “furbi” da riconoscere bene tutte le morfologie di micro-vibrazioni accidentali e disturbi interni. È proprio qui che entrano in gioco i citizen scientists, i volontari che prestano il proprio tempo e discernimento a distinguere e catalogare i vari tipi di glitch rilevati nei pittogrammi, ovvero immagini in cui vengono convertite le informazioni acquisite da LIGO.
Il pittogramma visualizza la frequenza e il tempo del glitch, mentre le tonalità di colore indicano la sua intensità, cioè di quanto si è spostato il fascio laser del rivelatore. Alcuni di questi “difetti” sono facilmente identificabili negli spettrogrammi dai calcolatori, mentre altri no, in particolare quando nelle immagini si presentano nuove morfologie di glitch.
I volontari di Gravity Spy hanno il compito di identificare ed etichettare queste difficili categorie di disturbi. Inoltre, le informazioni vengono utilizzate per creare un ambiente di apprendimento per gli algoritmi informatici. Mano a mano che questa base di dati si sviluppa in dimensione, infatti, i computer imparano sempre meglio a classificare i glitch. Questo, chiaramente, aiuta gli scienziati a eliminare il rumore dai rivelatori in maniera totalmente automatica o, quanto meno, permette di valutare un glitch molto più rapidamente durante l’analisi manuale dei dati.
Secondo quando riporta il sito di Gravity Spy, più di 1400 volontari si sono registrati per la fase di validazione del software, realizzando oltre 45 mila classificazioni e scoprendo due nuovi tipi di glitch. Una volta a regime, gli appassionati potranno cimentarsi sulle nuove immagini create da LIGO quando, nei prossimi mesi, inizierà il secondo turno di presa dati a sensibilità aumentata.
Per saperne di più su come funziona un progetto di citizen science, guarda l’intervista rilasciata a Media INAF da Kevin Shavinski, co-fondatore di Galaxy Zoo, durante la conferenza ESOF di luglio 2016.