Il fondo di onde gravitazionali (in inglese gravitational wave background) è un insieme di segnali di onde gravitazionali troppo deboli e troppo numerosi per essere misurati individualmente. Gli scienziati vi si riferiscono come a un flusso di onde gravitazionali prodotto da diverse sorgenti che lambisce costantemente la Terra. Rilevare tali segnali – prodotti da processi quali la fusione di buchi neri di massa stellare o la fusione di galassie – sarebbe un importante risultato scientifico, in grado di aprire una nuova finestra sul funzionamento dell’universo. Queste onde, ad esempio, potrebbero fornire agli scienziati nuovi strumenti per studiare come i buchi neri supermassicci al centro di molte galassie si fondono nel tempo. Catturare questi segnali non è tuttavia semplice.
Illustrazione artistica che mostra la luce emessa a intervalli regolari dalle pulsar in viaggio verso la Terra in mezzo al “mare” costituito dal fondo di onde gravitazionali. Crediti. NanoGrav/T. Klein
Uno dei metodi che gli scienziati utilizzano è il Pulsar Timing Array (Pta): una tecnica che monitora gli impulsi radio emessi dalle pulsar presenti nella nostra galassia. Queste stelle collassate sono fari galattici che girano a velocità incredibilmente elevate, inviando fasci di onde elettromagnetiche nella banda radio che si propagano verso la Terra secondo uno schema temporale ben preciso, che rimane per lo più invariato nel corso degli eoni. Poiché questi impulsi sono emessi a intervalli regolari, gli scienziati ritengono che variazioni improvvise nei tempi di questi “battiti” possano essere dovute al passaggio dei deboli segnali di onde gravitazionali. L’assunto, in pratica, è che il gravitational wave background perturbi i tempi delle pulsazioni di queste “trottole spaziali”. Identificare queste variazioni infinitesimali significa individuare indirettamente il segnale del fondo di onde gravitazionali.
Nell’ambito del progetto canado/statunitense NanoGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves), un team internazionale di ricercatori, sotto la guida dello scienziato del Nasa Goddard Space Flight Center Zaven Arzoumanian, ha esaminato per diversi anni il pattern di onde radio proveniente da dozzine di pulsar al millisecondo sparse in tutta la Via Lattea proprio per cercare di rilevare questo fondo di onde gravitazionali. E pare ci sia riuscito. O meglio: secondo quando riportato nell’articolo apparso il mese scorso su The Astrophysical Journal Letters, quello rilevato è un segnale che potrebbe essere quello atteso per un background di onde gravitazionali.
Per ottenere questo risultato, il team di NanoGrav ha osservato 45 pulsar per almeno tre anni e, in alcuni casi, per ben oltre un decennio, utilizzando le “orecchie” di due fra i radiotelescopi più sensibili al mondo: il Green Bank Telescope, in West Virginia, e l’Osservatorio di Arecibo, a Puerto Rico, ormai andato distrutto.
«Queste pulsar stanno girando velocemente in maniera simile a un frullatore da cucina, e stiamo osservando deviazioni nel loro timing di pulsazione di poche centinaia di nanosecondi», spiega il ricercatore postdoc all’università di Boulder in Colorado, e coautore della pubblicazione, Joseph Simon, che proprio ieri ha presentato i risultati delle osservazioni alla press conference on-line del 237esimo meeting dell’American Astronomical Society. «Nel nostro set di dati abbiamo trovato un segnale forte, ma non possiamo ancora dire che questo sia il fondo di onde gravitazionali».
Al momento gli scienziati preferiscono parlare di un indizio, di una traccia la cui conferma richiede di aggiungere al set di dati le osservazioni di un numero maggiore di pulsar per più tempo.
«Rilevare il fondo di onde gravitazionali sarà un enorme passo, ma in realtà è solo il primo», conclude Simon. «Il secondo è individuare le cause di queste onde e scoprire cosa possono dirci sull’universo».
Per saperne di più:
- Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “The NANOGrav 12.5 yr Data Set: Search for an Isotropic Stochastic Gravitational-wave Background” di Zaven Arzoumanian et al., e la collaborazione NANOGrav
Guarda la presentazione dei risultati del team di NanoGrav (dal minuto 25):