Fondo dell’onda gravitazionale: questo significa rilevabile

Per molto tempo lo è stato carta da parati a onde gravitazionali In quanto mera entità teorica, si riferisce al “ronzio” delle onde gravitazionali che permeano l’intero universo. Queste onde derivano da una serie di fonti diverse come fusioni di buchi neri, fusioni di stelle di neutroni, supernove e forse anche eventi che si sono verificati nell’universo primordiale, inclusa l’inflazione subito dopo il Big Bang. Allo stesso modo in cui il rumore di fondo cosmico a microonde è un rimbalzo dell’energia del Big Bang, il fondo di onde gravitazionali può essere visto come un’eco di massicci eventi cosmici. Questo concetto viene ora trasferito dalla teoria alla pratica per la prima volta.

Sfondo di onde gravitazionali rilevato

In una scoperta rivoluzionaria, un consorzio di ricerca internazionale ha catturato questo ronzio cosmico che si riverbera in tutto l’universo. Si ritiene che questo ronzio, emesso dal Very Large Array nel New Mexico, sia un’eco collettiva di buchi neri supermassicci trovati in antiche galassie, a circa 10 miliardi di anni luce di distanza.

Xavier Siemens, fisico coinvolto nella collaborazione con il North American Nanohertz Gravitational-wave Observatory (NANOGrav), confronto Il fenomeno sul New York Times con Symphony Orchestra. Ogni coppia di buchi neri supermassicci che si fondono crea una melodia unica, che culmina in una melodia cosmica su larga scala. Questa rivelazione era molto attesa perché è arrivata 15 anni dopo che NANOGrav ha iniziato a raccogliere dati. Sostiene Albert Einstein La teoria generale della relatività Indica l’esistenza di materia strana che si ritiene si sia formata dal Big Bang circa 13,7 miliardi di anni fa.

La rivoluzionaria scoperta segna l’inizio di un nuovo approccio all’osservazione dell’universo, afferma l’astrofisica di Yale Chiara Mingarelli e membro di NANOGrav. I segnali precedenti rilevati dal Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) erano principalmente nella gamma di frequenze di poche centinaia di hertz. I ricercatori dietro questo Stabile Tuttavia, stavano cercando un ronzio collettivo a frequenze molto più basse – un miliardesimo di hertz – che si irradia simultaneamente da tutti gli angoli dell’universo.

Non esiste una sicurezza assoluta

A queste frequenze straordinariamente basse, il ronzio è così intenso che potrebbe essere dovuto alla storica fusione cosmica di quelli che probabilmente saranno un milione di buchi neri supermassicci. Questo è stato scoperto studiando il comportamento delle pulsar, stelle in rapida rotazione, utilizzando uno studio vincitore del Premio Nobel strada dal 1993, che viene utilizzato per misurare indirettamente gli effetti delle onde gravitazionali. Le pulsar, note anche come orologi cosmici a causa della loro emissione periodica di onde radio, erano fondamentali per rilevare il segnale.

Il Very Large Array, il Green Bank Telescope nel West Virginia e l’ormai defunto Osservatorio di Arecibo a Porto Rico sono stati determinanti nella raccolta di dati osservativi per il team NANOGrav. Questi contributi hanno consentito una collaborazione globale all’interno dell’International Pulsar Timing Matrix che ha portato alla divulgazione dello sfondo delle onde gravitazionali. Attualmente, i risultati hanno un livello di confidenza compreso tra 3,5 e 4 sigma, che è appena al di sotto dello standard 5 sigma richiesto che i fisici usano tipicamente per fare una scoperta. “Un giorno ci riusciremo”, assicura Mingarelli. abbastanza per lei.

Dalle microonde allo sfondo delle onde gravitazionali

L’analisi del fondo delle onde gravitazionali può far luce sulla storia evolutiva dei buchi neri supermassicci e delle galassie che li circondano. Ciò potrebbe anche consentire una comprensione più profonda dell’espansione dell’universo e della natura della materia oscura, che potrebbe portare alla scoperta di particelle o forze precedentemente sconosciute. Il team di NANOGrav e i suoi partner internazionali stanno analizzando le misurazioni di 115 pulsar che coprono più di due decenni nella speranza di decifrare l’origine del fondo delle onde gravitazionali.

L’astrofisico dell’Università del Michigan Marcel Soares Santos paragona la potenziale importanza di queste onde gravitazionali alla scoperta pionieristica del fondo cosmico a microonde negli anni ’60. Ha anche rimodellato la nostra comprensione dell’universo primordiale. In effetti, questo potrebbe essere l’inizio di un nuovo capitolo nella nostra comprensione delle onde gravitazionali. Man mano che ci avviciniamo alla comprensione di questo brusio cosmico, potremmo assistere alla scrittura di un nuovo capitolo nella storia delle onde gravitazionali.

Per confronto: Lo sfondo a microonde ci permette di guardare indietro di circa 380.000 anni dopo il Big Bang. D’altra parte, lo sfondo delle onde gravitazionali ci dà un’idea di ciò che accadde pochi secondi dopo il Big Bang. Non solo è la chiave di un tipo di fisica finora sconosciuto, ma può anche chiarire completamente l’importante questione una volta per tutte: perché c’è qualcosa e non niente?

Di grande importanza per la ricerca futura

Nello specifico, la scoperta di questo “ronzio” nell’universo costituisce la base per altre cinque scoperte astronomiche:

1. Conferma della teoria dell’inflazione: La teoria dell’inflazione, che afferma che l’universo ha attraversato una fase di espansione molto rapida nelle prime frazioni di secondo dopo il Big Bang, è stata confermata dalla scoperta del fondo delle onde gravitazionali. Queste onde sono un prodotto atteso di questo processo inflazionistico e la loro scoperta è una forte prova di questa teoria.
2. Esplorazione dell’universo iniziale: Le onde gravitazionali consentono alla scienza di vedere “oltre” la radiazione cosmica di fondo e ottenere informazioni sulle primissime fasi dell’universo a cui non abbiamo ancora avuto accesso.
3. Prova della teoria generale della relativitàLe onde gravitazionali sono una previsione diretta della relatività generale. Sebbene disponiamo già di prove dell’esistenza delle onde gravitazionali, la scoperta dello sfondo delle onde gravitazionali fornisce più punti dati per testare e migliorare questa teoria.
4. Uno sguardo alla natura della gravità: Se siamo in grado di misurare e analizzare le onde gravitazionali in modo più dettagliato, possiamo imparare di più sulla natura della gravità stessa, specialmente su scala cosmica.
5. Gravità quantistica: La scoperta potrebbe anche avere implicazioni per la teoria della gravità quantistica, che mira a unificare la gravità con le altre tre forze fondamentali.

Anche d Soares-Santos ritiene che la scoperta “potrebbe portare a qualcosa di veramente nuovo”.

Fonti: New York Times; “Il fondamento della teoria della relatività generale” (Annalen der Physik, 1916); “Focus sul set di dati NANOGrav di 15 anni e sullo sfondo delle onde gravitazionali” (The Astrophysical Journal Letters, 2023); Premio Nobel; ricerca privata

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