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L’evoluzione di VIRGO

Il nuovo rivelatore di onde gravitazionali avrà una capacità esplorativa 10 volte superiore a quella attuale

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VirgoSi trasformerà in "Advanced Virgo" il rivelatore di onde gravitazionali di Cascina che negli ultimi mesi è rimasto ad ascoltare l'universo e che ora si arresterà per potenziare la propria sensibilità. Una volta attivo, il nuovo Virgo potrà esplorare una sfera di universo con un raggio di 10 volte superiore e darà maggiori possibilità di isolare segnali dovuti a onde gravitazionali. Per tutta l'estate Virgo ha lavorato insieme al "collega" europeo, il GEO600 vicino a Hannover, per captare segnali dal cielo. I due rivelatori erano attivi al momento dell'esplosione della supernova del 24 agosto che però, essendo troppo lontana, non è potuta essere colta dagli strumenti in funzione.

Virgo è il rivelatore ideato dal fisico italiano Adalberto Giazzotto e completato nel 2003 nel comune di Cascina, in provincia di Pisa, all'interno del sito dello European Gravitational Observatory (EGO). Pisa, con i suoi enti di ricerca e, soprattutto, con l'Università, è stata la culla ideale per la nascita e la crescita di un progetto di tale rilevanza internazionale. "Advanced Virgo" diverrà operativo dopo il 2015 contemporaneamente ad "Advanced LIGO", l'analogo rivelatore americano, che è stato spento già alcuni mesi fa per fare delle importanti modifiche. A quella data tutti i rivelatori, divenuti più sensibili, di "seconda generazione", saranno in grado di ascoltare collassi gravitazionali avvenuti a distanza 10 volte maggiore.

"Avendo la possibilità di esplorare una sfera di universo con un raggio 10 volte più grande, e un volume 1000 volte maggiore, aumenterà di 1000 volte anche la probabilità di captare un evento – spiega Carlo Bradaschia, uno dei costruttori di Virgo e ricercatore dell'INFN di Pisa – In questo modo avrà inizio l'astronomia gravitazionale". Il risultato più evidente di questa nuova astronomia sarà la realizzazione di mappe del cielo in cui verranno rappresentate come stelle le sorgenti di onde gravitazionali, in parte probabilmente coincidenti con corpi celesti noti, che sono sorgenti di luce visibile. L'attesa per queste nuove mappe è grandissima, poiché le onde gravitazionali sono dovute alla massa dei corpi celesti, mentre la luce visibile e gli altri mezzi di indagine sono dovuti alle cariche elettriche presenti nella materia. Radiazioni di natura totalmente diversa potranno dare immagini del cosmo altrettanto diverse. Le onde gravitazionali, in quanto generate dal moto delle masse potrebbero svelarci almeno una parte di quella stragrande parte dell'universo, la "materia oscura", di cui non sappiamo nulla.

Il fatto che fino ad ora nessun rivelatore abbia isolato segnali dovuti ad onde gravitazionali non rappresenta una sorpresa né un fallimento: "Con le attuali sensibilità dei rivelatori, infatti, si stima che la probabilità di captare un evento in un anno di ascolto sia del 2-5% - continua Bradaschia - Proprio il non aver rivelato onde gravitazionali, con le attuali sensibilità, ha permesso di ottenere risultati di rilievo scientifico, che la collaborazione Virgo-GEO600-LIGO sta pubblicando sulle riviste specializzate, man mano che l'analisi dei dati progredisce". Fra l'altro sono stati messi limiti superiori alla produzione di onde gravitazionali di origine cosmologica ed alla loro emissione da parte delle pulsar. Quest'ultimo dato ha permesso di calcolare limiti importanti all'ellitticità della distribuzione di massa di pulsar note (Vela e Granchio). Virgo e GEO600 sono stati per tre mesi all'ascolto dell'universo, per una eccezionale frazione del 82% del tempo. È molto importante che almeno due rivelatori siano attivi contemporaneamente. Questo permette di scartare segnali spuri dovuti a disturbi locali che interessano un solo strumento ma, soprattutto, consente di individuare la sorgente delle onde gravitazionali, proprio come fa il nostro cervello per individuare la sorgente di un suono, elaborando i segnali delle due orecchie.

Durante la recente raccolta di dati si è anche cominciato a mettere in pratica l'accordo di mutuo allarme esistente fra i rivelatori di onde gravitazionali, i telescopi ottici, i rivelatori di neutrini e di sciami di raggi gamma, sia sulla terra che nello spazio. Mettere in evidenza la relazione temporale fra segnali di tipo diverso sarà fondamentale per comprendere la natura delle sorgenti dei diversi tipi di radiazione.

I moderni rivelatori di onde gravitazionali sono dei giganteschi interferometri in cui si cerca di misurare le impercettibili variazioni di lunghezza dei due bracci, lunghi alcuni chilometri, causate dal passaggio di onde gravitazionali. In questi strumenti, fasci di luce laser vengono inviati lungo i bracci orizzontali e perpendicolari, alle cui estremità grandi specchi, sospesi sotto vuoto, riflettono i fasci avanti e indietro centinaia di volte prima di inviarli sui fotodiodi rivelatori. Le periodiche variazioni di lunghezza dei bracci, causate dalle onde gravitazionali, si traducono in oscillazioni delle figure di interferenza, che vengono continuamente campionate e registrate. La enorme difficoltà di queste misure è dovuta allo straordinario grado di isolamento necessario per gli strumenti da ogni disturbo esterno che possa mascherare il puro effetto delle onde gravitazionali. Quantitativamente, in Virgo, bisogna distinguere, sui bracci di 3 km, variazioni di lunghezza di un miliardesimo di miliardesimo di metro.

Ne hanno parlato:

Tirreno Pisa  
Nazione Pisa
PisaNotizie.it
InToscana.it
TirrenoPisa.it 
Asca
 

 

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  • 14 novembre 2011

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