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Scoperta la controparte elettromagnetica dell'emissione di onde gravitazionali

Appena poche settimane dopo l'annuncio del premio Nobel a Thorne, Weiss e Barish per la scoperta delle onde gravitazionali con l'interferometro LIGO, le onde gravitazionali tornano a fare parlare di sè, in modo assolutamente spettacolare. È stata infatti annunciata la scoperta di un evento di emissione di onde gravitazionali (chiamato GW170817) simultaneo ad un gamma-ray burst (GRB170817A) osservato in varie bande dello spettro elettromagnetico (dai raggi X, all'ottico, fino all'infrarosso). La scoperta, che ha portato all'uscita di decine di articoli su Nature, Science e sull'Astrophysical Journal Letter (che dedica un numero speciale all'evento), è stata resa possibile da una combinazione di fattori. L'aggiunta del rivelatore italiano Virgo ha permesso una efficace localizzazione spaziali dell'evento, avvenuto il 17 Agosto 2017. Meno di due secondi dopo, dalla stessa parte di cielo veniva rivelato un gamma-ray burst di tipo corto. In seguito, praticamente tutti i telescopi del mondo hanno puntato verso la galassia NGC 4993, sede dell'evento, osservando quindi il fenomeno praticamente a tutte le lunghezze d'onde dello spettro elettromagnetico.

La scoperta è davvero epocale per diverse ragioni. Prima di tutto segna l'inizio di una nuova branca della fisica, l'astronomia gravitazionale, che permette di combinare le informazioni provenienti da "messaggeri" di tipo diverso, come le onde gravitazionali ed elettromagnetiche. Si tratta di uno sforzo combinato che unisce fisici sperimentali, come i ricercatori di LIGO/Virgo, e astronomi, e ha ricadute sulla fisica fondamentale, l'astrofisica, la fisica nucleare e perfino la cosmologia.

Alla prima scoperta, questo nuovo modo di osservare l'universo ha già dimostrato le sue capacità, risolvendo in maniera definitiva uno dei più grandi misteri dell'astronomia contemporanea: l'origine dei gamma-ray burst corti. Da tempo si immaginava che essi fossero dovuti alla fusione di due stelle di neutroni. Ebbene, la scoperta di onde gravitazionali prova senza ombra di dubbio che questa teoria è corretta.

Dal punto di vista della fisica fondamentale, per la prima volta è stato misurato anche il grado di polarizzazione dell'onda gravitazionale, il che ha permesso di ottenere informazioni geometriche sull'orientamento dell'orbita delle due stelle di neutroni rispetto alla Terra.

Dal punto di vista della fisica nucleare, le osservazioni ottiche hanno permesso di rivelare la presenza di diversi nuclei pesanti, tra cui oro e platino, mostrando così che la nucleosintesi di questi elementi pesanti avviene proprio durante la fusione di stelle di neutroni.

Infine, l'evento ha anche ricadute di tipo cosmologico. La rivelazione simultanea di emissione gravitazionale ed elettromagnetica offre infatti la possibilità di calibrare la relazione tra distanza e redshift, usando quindi questi eventi come "sirene standard" per la misurazione di parametri cosmologici. La misura della costante di Hubble ottenuta in questo caso, per quanto ancora poco precisa, è in perfetto accordo con le misure ottenute per esempio usando il fondo cosmico alle microonde, ma è ottenuta con un metodo totalmente indipendente.

La scoperta ha avuto una fortissima partecipazione italiana, ed in particolare dell'area della ricerca milanese. Il contributo del rivelatore Virgo, con sede a Cascina vicino Pisa, come accennato sopra è stato fondamentale per la localizzazione dell'evento. A ciò si deve aggiungere il ruolo fondamentale che gli astronomi italiani hanno avuto nella rivelazione elettromagnetica, ottenuta con il contributo in particolare di diversi astronomi dell'osservatorio di Brera/Merate.

Per approfondimenti:

17 ottobre 2017
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