I 35 eventi rivelati dagli strumenti LIGO e Virgo nel loro ultimo periodo osservativo portano a 90 il totale delle onde gravitazionali rivelate ad oggi dalla rete globale formata dai tre interferometri.
La maggior parte dei nuovi segnali ha origine da due buchi neri che si avvicinano sempre più velocemente fino a fondersi e a formare un unico buco nero più grande: la gravità di questi oggetti estremamente massicci scuote il tessuto dello spazio-tempo, generando una potente esplosione di onde gravitazionali. Altri due eventi, di cui uno già riportato lo scorso giugno, sono stati invece indentificati come fusioni tra una stella di neutroni e un buco nero, un tipo di sorgente osservata per la prima volta in quest'ultimo periodo osservativo di LIGO-Virgo. C'è un altro evento, rivelato nel febbraio del 2020, che potrebbe provenire da una coppia di buchi neri oppure da una coppia mista formata da un buco nero e una stella di neutroni.
I dati, pubblicati oggi, 8 novembre 2021, nel terzo catalogo – indicato dalla sigla GWTC-3 – delineano le caratteristiche delle popolazioni di buchi neri, le cui masse, insieme a quelle delle stelle di neutroni osservate, forniscono indizi cruciali su come le stelle vivono e muoiono, allargando ulteriormente gli orizzonti dell'astronomia gravitazionale.
Il Catalogo è accompagnato da altre tre pubblicazioni, centrate sulle conseguenze cosmologiche e astrofisiche dei risultati e sulla ricerca multimessaggera di segnali di onde gravitazionali in coincidenza con 86 lampi di raggi gamma (Gamma Ray Bursts) osservati nello spazio dagli strumenti orbitanti Fermi/GBM e Swift/BAT durante la seconda parte del terzo periodo osservativo. Non è stata osservata nessuna corrispondenza con onde gravitazionali; parallelamente, non è stato riportato alcun segnale di tipo diverso (per esempio luce e neutrini) da parte di osservatori sulla Terra o nello spazio dopo segnali di onde gravitazionali, che potrebbero corrispondere a segnali emessi dalla stessa sorgente che ha prodotto le onde gravitazionali.
Allo stesso tempo, le collaborazioni scientifiche LIGO, Virgo e KAGRA hanno reso pubblico l'intero insieme dei dati calibrati registrati dai rivelatori LIGO e Virgo da novembre 2019 a marzo 2020. Ciò permette alla comunità scientifica di realizzare analisi e controlli indipendenti, massimizzando la ricchezza dei risultati scientifici.
I progressi fatti in pochi anni dagli scienziati nel campo delle onde gravitazionali sono stupefacenti, passando dalla prima rivelazione all'osservazione di parecchi eventi al mese. Ciò è stato possibile grazie ad un programma di continui miglioramenti tecnologici che hanno trasformato i primi, pionieristici strumenti in rivelatori sempre più sensibili. L'aumento della sensibilità dei rivelatori grazie agli aggiornamenti tecnologici è evidente, considerando che dei 90 eventi di onde gravitazionali pubblicati ad oggi, 79 si riferiscono esclusivamente al più recente periodo osservativo, che si è svolto da aprile 2019 a marzo 2020.
Gli osservatori LIGO e Virgo sono attualmente in fase di ulteriore aggiornamento ed inizieranno il loro quarto periodo osservativo, nella seconda metà del 2022, con una sensibilità ancora più alta, capaci di esplorare un volume dell'Universo quasi 10 volte più grande di prima e quindi con una probabilità corrispondentemente più alta di raccogliere segnali gravitazionali.
Il rivelatore KAGRA in Giappone è in fase di completamento e KAGRA parteciperà al prossimo periodo osservativo. L'espansione della rete di rivelatori accrescerà ulteriormente l'accuratezza della localizzazione delle sorgenti, una caratteristica chiave per i futuri sviluppi dell'astronomia multi-messaggera.
Il preprint dell'articolo è disponibile gratuitamente a questo link e su arXiv.
A questo lavoro ha contribuito il gruppo di ricerca dell'Università di Trieste che fa capo a Virgo (Prof. Edoardo Milotti, Dr. Agata Trovato, Dr. Andrea Virtuoso, con i collaboratori dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Dr. Odysse Halim, Dr. Enrico Fragiacomo, i colleghi dell'Univ. di Udine, Prof. Stefano Ansoldi e Dr. Giuseppe Cabras, e infine con il collega della SISSA, Dr. Mario Spera).
Nella foto: Masse degli oggetti compatti rivelati ad oggi dalla Collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA. Ogni cerchio rappresenta un diverso oggetto compatto e la scala verticale indica la massa in unità di masse solari. I cerchi blu rappresentano buchi neri e cerchi arancione rappresentano stelle di neutroni. I cerchi in parte blu e in parte arancione sono oggetti compatti la cui classificazione è incerta. Ogni fusione coinvolge tre oggetti compatti: i due che si fondono e l'oggetto finale risultante dalla fusione. Le frecce partono dagli oggetti componenti e puntano verso il risultato della fusione. Crediti: LIGO Virgo Collaboration/Frank Elavsky, Aaron Geller/Northwestern.