In un entusiasmante annuncio della collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA, i ricercatori hanno scoperto un notevole segnale di onda gravitazionale che potrebbe contenere la chiave per risolvere un mistero cosmico.
La scoperta è stata fatta da un team di oltre 1.600 scienziati provenienti da tutto il mondo, inclusi membri dell'Istituto di cosmologia e gravitazione dell'Università di Portsmouth (ECG), ha il potenziale per far luce sulla natura degli oggetti compatti e sul divario di massa tra stelle di neutroni e buchi neri.
Interessante segnale di onda gravitazionale: GW230529
Il segnale, chiamato GW230529, è stato rilevato dal rilevatore LIGO Livingston in Louisiana, negli Stati Uniti, nel maggio 2023, poco dopo l'inizio della quarta fase. Lego–Vergine–Kagra Esegui il monitoraggio.
Le onde gravitazionali hanno avuto origine dalla collisione di quella che probabilmente è una stella di neutroni con un oggetto compatto da 2,5 a 4,5 volte la massa del nostro Sole.
La massa dell’oggetto più pesante è particolarmente interessante perché rientra in un potenziale divario di massa tra le stelle di neutroni più pesanti conosciute e i buchi neri più leggeri.
Dott.. Jess McIver, professore assistente presso Università della Columbia Britannica Lo spiega il viceportavoce per la collaborazione scientifica di LIGO.
“Questa scoperta, il nostro primo entusiasmante risultato del quarto ciclo di osservazioni LIGO-Virgo-KAGRA, rivela che potrebbe esserci un tasso più elevato di collisioni simili tra stelle di neutroni e buchi neri di piccola massa di quanto pensassimo in precedenza”, ha detto McIver.
Sfide nella valutazione di eventi di singoli rivelatori
Poiché GW230529 è stato rilevato da un solo rilevatore di onde gravitazionali, valutarne l’autenticità diventa più difficile.
Il dottor Gareth Caburn-Davies, un ingegnere informatico di ricerca presso l'ICG, ha sviluppato gli strumenti utilizzati per cercare eventi in un singolo rilevatore.
“Documentare gli eventi vedendoli in più rilevatori è uno dei nostri strumenti più potenti per separare i segnali dal rumore. Con modelli adeguati del rumore di fondo, possiamo giudicare un evento anche quando non disponiamo di un altro rilevatore per confermare ciò che abbiamo visto, ” Ha spiegato Davies.
Il segreto del gap di massa
Prima della scoperta delle onde gravitazionali nel 2015, le masse dei buchi neri di massa stellare e delle stelle di neutroni venivano determinate principalmente utilizzando rispettivamente osservazioni a raggi X e radio.
Queste misurazioni rientrano in due bande distinte con un divario tra loro, noto come gap di massa, che si estende da circa due a cinque volte la massa del nostro Sole. Negli ultimi anni, un piccolo numero di misurazioni ha superato questo divario di massa, suscitando polemiche tra gli astrofisici.
L'analisi di GW230529 rivela che è nato dalla fusione di due oggetti compatti, con l'oggetto più leggero che ha una massa compresa tra 1,2 e 2,0 volte la massa del nostro Sole, mentre l'oggetto più pesante ha una massa di poco più del doppio della sua massa.
Buco nero all'interno del gap di massa?
Sebbene il segnale dell’onda gravitazionale da solo non possa determinare con certezza se questi oggetti siano stelle di neutroni o buchi neri, l’oggetto più leggero è probabilmente una stella di neutroni e l’oggetto più pesante un buco nero all’interno del gap di massa.
Dott.ssa Silvia Pescoviano da Università nordoccidentale Ciò conferma l’importanza di questa scoperta.
“Mentre precedenti prove di oggetti con gap di massa sono state riportate sia nelle onde gravitazionali che elettromagnetiche, questo sistema è particolarmente interessante perché è la prima rilevazione di un'onda gravitazionale di un oggetto con gap di massa accoppiato a una stella di neutroni”, ha detto Pescoviano.
“L'osservazione di questo sistema ha importanti implicazioni sia per le teorie dell'evoluzione binaria che per le loro controparti elettromagnetiche nelle fusioni di corpi compatti”, ha concluso.
Il futuro dell’astronomia delle onde gravitazionali
Il quarto esercizio di monitoraggio, pianificato per durare 20 mesi con una pausa di due mesi per manutenzione e miglioramenti, ha identificato un totale di 81 segnali candidati significativi al 16 gennaio 2024. GW230529 è il primo di essi ad essere pubblicato dopo dettagli dettagliati . indagine.
Le osservazioni riprenderanno il 10 aprile 2024, con i rilevatori LIGO Hanford, LIGO Livingston e Virgo che opereranno insieme fino a febbraio 2025.
Mentre la collaborazione continua ad analizzare i dati della prima metà del tour e a indagare sui restanti 80 segnali significativi, si prevede che il numero totale di segnali di onde gravitazionali osservati supererà i 200 entro la fine del quarto tour di monitoraggio.
Rivelare i segreti dell'universo con le onde gravitazionali
La scoperta di GW230529 da parte della collaborazione LIGO-Virgo-KAGRA rappresenta una pietra miliare nell’astronomia delle onde gravitazionali, offrendo uno sguardo allettante sui misteri del gap di massa cosmica.
Mentre il quarto round di osservazione continua, con la promessa di rilevare più di 200 segnali di onde gravitazionali entro febbraio 2025, gli scienziati attendono con impazienza la scoperta di altri eventi simili a GW230529.
Queste osservazioni faranno luce sulla natura degli oggetti compatti e sul divario di massa tra stelle di neutroni e buchi neri, contribuendo al contempo alla nostra comprensione dell’evoluzione binaria e delle loro controparti elettromagnetiche nelle fusioni di corpi compatti.
Gli instancabili sforzi della comunità scientifica globale per rilevare e analizzare le onde gravitazionali ci stanno avvicinando alla scoperta dei segreti dell'universo, un segnale alla volta.
Lo studio era completo Pubblicato qui.
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