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Si apre una nuova era dell'astronomia

Dal segnale generato dalla fusione di due stelle di neutroni una cascata di scoperte

16 Ottobre 2017

Da oggi l'astronomia non è più la stessa: una rivoluzione come quella di Galileo quando puntò il cannocchiale verso il cielo. E' stato infatti catturato il segnale generato dalla fusione di due stelle di neutroni, così dense da costituire uno stato estremo della materia. Lo hanno ascoltato e visto i rivelatori di onde gravitazionali Ligo e Virgo e 70 telescopi da Terra e spaziali, con una cascata di scoperte. L'annuncio in contemporanea in Italia, Europa e Usa. Ruolo cruciale dell'Italia con Infn, Inaf e Asi.

Tre conferenze internazionali in simultanea hanno presentano i risultati da Stati Uniti, Germania e Italia, che ha dato un contributo importante con Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) e Agenzia Spaziale Italiana (Asi). Le conferenze sono state trasmesse in diretta streaming da Washington, presso la National Science Foundation, da parte della collaborazione dei rivelatori di onde gravitazionali Ligo e Virgo, da Garching da parte dell'Osservatorio Europeo Australe (Eso) e da Venezia da parte dell'Agenzia Spaziale Europea (Esa). Trasmessa in diretta streaming anche la conferenza da Roma, al ministero dell'Istruzione, l'Università e la Ricerca, alla presenza del ministro per l'Istruzione, l'Università e la Ricerca Varia Fedeli.

Un passo in avanti epocale
I risultati di questa importante scoperta sono pubblicati su numerose riviste internazionali, fra le quali Physical Review Letters, Nature e Science, e segnano un passo in avanti epocale nella storia dell'astronomia. E' infatti la prima volta che un evento cosmico viene osservato sia con le onde gravitazionali sia con quelle elettromagnetiche, aprendo l'era dell'astronomia multimessaggero che, sfruttando contemporaneamente segnali diversi, trasforma il modo di vedere e ascoltare l'universo. Per la prima volta, infatti, ci sono gli strumenti per ascoltare contemporaneamente segnali cosmici molto diversi, come le onde gravitazionali, quelli ottici, i raggi X e l'ultravioletto.

Il ruolo dell'Italia
L'Infn ha contribuito a questi risultati con il rivelatore di onde gravitazionali Virgo, che fa capo all'Osservatorio Gravitazionale Europeo (Ego) e si trova in Italia, a Cascina (Pisa). Insieme ai due strumenti del rivelatore americano Ligo (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), Virgo ha permesso di capire da dove proveniva il segnale dell'onda gravitazionale. L'Inaf, con la sua rete di telescopi basati a Terra e nello spazio, è stato fra i primi al mondo a 'fotografare', riconoscere e descrivere la sorgente del segnale e l'Asi ha contribuito alle osservazioni grazie ai telescopi spaziali dedicati allo studio dei fenomeni più ricchi di energia dell'universo, come le emissioni di lampi gamma. Fra i telescopi a Terra che hanno contribuito alla ricerca ci sono Rem, Vst e Vlt, i telescopi spaziali sono Fermi e Integral, Swift, Chandra e Hubble.

Vista nell'Universo una 'fabbrica' di oro e platino - Per la prima volta è stata osservata una 'fabbrica' di elementi pesanti, come oro e platino. E' la coppia di stelle di neutroni, così dense da essere considerate l'anticamera dei buchi neri, che fondendosi ha generato le onde gravitazionali ascoltate da Ligo e Virgo e poi l'esplosione accompagnata da un lampo di raggi gamma vista dal satellite Fermi e confermata dal satellite Integral dell'Agenzia Spaziale Europea (Esa). Poi i telescopi, molti dell'Inaf, hanno visto i segnali spia della nascita degli elementi pesanti.

Dopo decine d'anni è stato risolto il mistero dell'origine di quasi la metà degli elementi più pesanti del ferro ed è arrivata anche la prima conferma diretta che le collisioni tra stelle di neutroni danno origine ai lampi di raggi gamma (o Gamma-Ray Burst, Grb) di breve durata. Le stelle di neutroni sono relitti cosmici, quello che resta quando una stella è esplosa in una supernova e poi la materia è collassata diventando straordinariamente densa e compatta. Quando raggiunge questo stato estremo la materia non è più quella che conosciamo, fatta di atomi con nuclei composti da protoni e neutroni, ma è formata quasi del tutto da neutroni tenuti insieme da forze che impediscono loro di collassare del tutto. Una materia che si trova in questo stato estremo è l'anticamera di un buco nero, impossibile da riprodurre in laboratorio e mai osservata finora. Mentre si avvicinavano inesorabilmente ruotando l'una intorno all'altra, le due stelle di neutroni hanno emesso le onde gravitazionali ascoltate da Ligo e Virgo per circa 100 secondi. Quando si sono scontrate hanno emesso un lampo gamma, visto da Fermi circa due secondi dopo l'arrivo delle onde gravitazionali. Questo lavoro di squadra ha permesso di localizzare le due stelle, indicate con la sigla AT2017gfo, nella periferia della galassia NGC4993, in direzione della costellazione dell'Idra e alla distanza di 130 milioni di anni luce. Puntando in quella direzione i telescopi spaziali e a Terra gli astronomi, con l'Inaf in prima fila, hanno visto la fusione della coppia di stelle nella luce visibile, ai raggi X, ultravioletti, infrarossi e nelle onde radio, osservando i segnali spia della formazione dei metalli pesanti. Hanno contribuito all'osservazione telescopi spaziali, come Integral e Swift, ai quali partecipa l'Agenzia Spaziale Italiana (Asi), Chandra (Nasa) e Hubble (Nasa-Esa), e telescopi a Terra come Rem (Rapid Eye Mount) e quelli dell'Osservatorio Europeo Australe (Eso) Vlt (Very Large Telescope e Vst (Vlt survey telescope).

Onde gravitazionali viaggiano alla velocità della luce - Le onde gravitazionali viaggiano alla velocità della luce. E' un altro risultato ottenuto dai rilevatori Ligo e Virgo e dal satellite Fermi. I dati dimostrano ancora una volta che Einstein aveva ragione. Il fenomeno era stato infatti previsto oltre un secolo fa dalla teoria della relatività. I dati raccolti da più strumenti hanno anche permesso di misurare la costante di Hubble, ossia la velocità di espansione dell'universo.
Fisici e astrofisici hanno ricostruito la straordinaria corsa dei due segnali emessi dalla fusione delle stelle di neutroni avvenuta nella periferia della galassia NGC 4993, nella costellazione dell'Idra, alla distanza di 130 milioni di anni luce dalla Terra. Da lì sono partite le onde gravitazionali ricevute dai rivelatori Ligo e Virgo, che si trova in Italia e al quale l'Italia partecipa con l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn) e da lì è partita anche la luce del lampo gamma che ha accompagnato l'esplosione e che è stato visto dal satellite Fermi della Nasa, al quale l'Italia partecipa con l'Agenzia Spaziale Italiana (Asi). "Sappiamo che entrambi i segnali hanno viaggiato per 130 milioni di anni e che il segnale luminoso è stato osservato 1,7 secondi dopo quello dell'onda gravitazionale", ha detto all'ANSA il fisico Gianluca Gemme, coordinatore nazionale di Virgo per l'Infn. Questa differenza nei tempo di arrivo dei due segnali è stata calcolata in un numero estremamente piccolo e sostanzialmente è corretto dire che le due velocità si equivalgono, come aveva previsto Einstein.

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www.ansa.it/canale_scienza_tecnica/notizie/fisica_matematica/2017/10/16/onde-gravitazionali-in-arrivo-nuove-scoperte-grande-attesa-_4f85c688-f5d3-4d29-86b3-1dcf13904...

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anto_netti