Onde Gravitazionali: una nuova finestra sull'universo

7. Il primo segnale

percorso a cura di C. Bradaschia

Il 14 settembre 2015, alle ore 09:50:45 UTC (il tempo di Greenwich), i due interferometri americani hanno captato contemporaneamente un breve segnale, visibile per circa due decimi di secondo, che, ad una accurata analisi, durata alcuni mesi, si è confermato essere il primo segnale di onde gravitazionali mai riconosciuto.

La procedura per estrarre il segnale ricercato consiste principalmente nel filtrare il segnale in uscita dagli interferometri, conservando solo le componenti in un intervallo di frequenza (35-350 Hz icona_glossario) in cui il contributo di eventuali onde gravitazionali è praticamente certo ed eliminando le componenti alle frequenze di rumori noti (per esempio il 60 Hz dovuto alla rete di alimentazione elettrica USA).

Successivamente si sovrappongono al meglio i segnali degli interferometri funzionanti (i due LIGO, in questo caso) spostandoli avanti e indietro di alcuni millisecondi, per tenere conto della possibile differenza di tempo di arrivo delle onde su strumenti distanti 3000 km. Il risultato è riportato nei grafici più in alto della figura originale (Hanford individua l’interferometro nello stato del Washigton e Livingston quello in Louisiana). La scala verticale adimensionale (strain) è il fattore di deformazione spaziale misurato.

dati eventi

 

A questo punto si sovrappongono ai segnali sperimentali tutte le possibili forme di segnale generate da tutte le possibili sorgenti “ragionevoli” (i grafici nella riga intermedia della figura rappresentano i segnali che meglio riproducono quelli misurati). I grafici della terza riga rappresentano ciò che rimane dopo aver sottratto la seconda riga dalla prima: il fatto che rimangano soltanto fluttuazioni piccole ed uniformi nel tempo conferma che la scelta della seconda riga è appropriata.

I parametri dei grafici della seconda riga ci dicono che la sorgente di questo primo segnale rivelato è stata la coalescenza icona_glossario di un buco nero da 36 masse solari con uno da 29 masse solari, che si sono fusi in un unico buco nero da 62 masse solari, irraggiando 3 masse solari in energia trasportata dalle onde gravitazionali. Questa enorme energia irraggiata è in accordo con la enorme distanza della sorgente (1.3 miliardi di anni luce) e con la violenza dell’impatto (nell’istante finale i due buchi neri si sono scontrati ad una velocità di 0.6 volte volte la velocità della luce: circa 600 milioni di km/h).

Il risultato sperimentale non è, quindi, soltanto la rivelazione del primo segnale di onde gravitazionali, ma anche la prima prova diretta dell’esistenza di buchi neri di alcune decine di masse solari, dell’esistenza di sistemi di due buchi neri e della loro coalescenza in un unico buco nero più massiccio.

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