Questa è una visualizzazione dell’emissione di un’onda gravitazionale da parte di una coppia di oggetti compatti orbitanti. Un nuovo studio della Northwestern University ha stabilito che Lisa sarà in grado di osservare centinaia di tali sistemi stellari binari presenti all’interno della galassia, inclusi circa 50 sistemi binari trovati in ammassi globulari, formati da tutte le possibili combinazioni di buchi neri, stelle di neutroni e nane bianche. Crediti: Nasa
Il primo storico rilevamento delle onde gravitazionali sprigionate da una collisione di buchi neri molto lontani dalla nostra galassia ha aperto una nuova finestra per comprendere l’universo. Dopo quel famoso 14 settembre 2015, in cui per la prima volta nella storia, la coppia d’interferometri Ligo (Earth-bound Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) hanno intercettato e rilevato un’onda gravitazionale, sono seguiti altri rilevamenti: quattro sistemi binari di buchi neri e una coppia di stelle di neutroni.
Attualmente è in costruzione un altro rivelatore per ampliare maggiormente questa finestra. Si prevede che questo osservatorio di prossima generazione, chiamato Lisa (Laser Interferometer Space Antenna), verrà lanciato nello spazio nel 2034 e sarà sensibile a onde gravitazionali di frequenza inferiore rispetto a quelle rilevate da Ligo.
Un nuovo studio della Northwestern University ha previsto che Lisa sarà in grado di rivelare dozzine di sistemi binari (coppie di oggetti compatti orbitanti l’uno attorno all’altro) presenti negli ammassi globulari della Via Lattea. Questi sistemi binari si presume contengano tutte le possibili combinazioni di oggetti compatti: buchi neri, stelle di neutroni e nane bianche. I sistemi binari formatisi all’interno di questi ammassi stellari avranno caratteristiche diverse da quelli che si sono formati in condizioni più isolate, lontano dalle altre stelle. Lo studio, pubblicato sulla rivista Physical Review Letters, è il primo ad utilizzare modelli di ammassi globulari realistici per fare previsioni dettagliate delle sorgenti di Lisa.
«Lisa sarà sensibile ai sistemi binari presenti nella Via Lattea e amplierà la portata dello spettro delle onde gravitazionali, permettendoci di esplorare diversi tipi di oggetti che non sono osservabili con Ligo», ha affermato Kyle Kremer, primo autore dell’articolo dottorando in fisica e astronomia presso il Weinberg College of Arts and Sciences del Northwestern, nonché membro di una collaborazione di ricerca di astrofisica computazionale con sede presso il Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (Ciera).
Nella Via Lattea sono stati finora osservati circa 150 ammassi globulari. Il team di ricerca della Northwestern prevede che un ammasso su tre sarà in grado di generare una sorgente osservabile con Lisa. Lo studio prevede anche che approssimativamente otto sistemi binari di buchi neri saranno rilevabili da Lisa nella galassia di Andromeda e altri 80 nella vicina Vergine.
Prima della prima rilevazione delle onde gravitazionali da parte di Ligo, mentre i due rivelatori gemelli venivano costruiti negli Stati Uniti, gli astrofisici di tutto il mondo lavorarono per decenni alle previsioni teoriche dei fenomeni astrofisici che Ligo avrebbero osservato. In maniera analoga, gli astrofisici teorici della Northwestern stanno ora facendo queste stime per Lisa, costruita dall’agenzia spaziale europea con i contributi della Nasa.
«Facciamo le nostre simulazioni e analisi nello stesso momento in cui i nostri colleghi stanno piegando il metallo e costruendo i satelliti, in modo tale che quando Lisa finalmente volerà, saremo tutti pronti, contemporaneamente», ha detto Shane L. Larson, direttore associato al Ciera e autore dello studio. «Questo studio ci sta aiutando a capire quale scienza sarà contenuta nei dati Lisa».
La Via Lattea contiene circa 150 ammassi globulari osservati, come ad esempio M30, mostrato in questa immagine del Telescopio Spaziale Hubble. Gli ammassi globulari sono ambienti densi contenenti milioni di stelle stipate tutte insieme. Questi ammassi sono fabbriche efficienti di sorgenti di onde gravitazionali che possono essere osservate da rilevatori come Ligo e l’imminente osservatorio spaziale, Lisa. Crediti: Esa/Hubble
Un ammasso globulare è una struttura sferica costituita da centinaia di migliaia o milioni di stelle, legate tra loro gravitazionalmente. Questi ammassi sono alcune delle più antiche popolazioni di stelle nella galassia e sono efficienti fabbriche di sistemi binari di oggetti compatti.
Il team di ricerca del Northwestern ha avuto numerosi vantaggi nel condurre questo studio. Negli ultimi due decenni, Frederic A. Rasio e il suo gruppo hanno sviluppato un potente strumento di calcolo, uno dei migliori al mondo, per modellare gli ammassi globulari in modo realistico. Rasio, il Joseph Cummings Professor del dipartimento di fisica e astronomia della Northwestern University, è l’autore principale dello studio.
I ricercatori hanno utilizzato più di cento modelli di ammassi globulari completamente evoluti con proprietà simili a quelle degli ammassi globulari osservati nella Via Lattea. I modelli, tutti creati al Ciera, sono stati calcolati su Quest, il cluster di supercomputer della Northwestern. Questa potente risorsa è in grado di far evolvere i 12 miliardi di anni della vita di un ammasso globulare in pochi giorni.
Per saperme di più:
- Leggi su Physical Review Letters l’articolo “LISA Sources in Milky Way Globular Clusters” di Kyle Kremer, Sourav Chatterjee, Katelyn Breivik, Carl L. Rodriguez, Shane L. Larson e Frederic A. Rasio