La scoperta delle onde gravitazionali


#21

Intanto volevo ringraziarti per i tuoi interventi, sono stati tutti molto interessanti e pieni di informazioni precise e utili, compresi i link agli articoli.

Su questa cosa della posizione invece volevo chiederti un chiarimento, perché non ho capito bene cosa intendi. O meglio, quello che ho capito non mi torna…
Se i ricevitori di un impulso sono solo due, le possibili posizioni di una sorgente calcolate attraverso la differenza temporale di ricezione del segnale, secondo me dovrebbe essere sempre su un cerchio proiettato sulla sfera celeste, con il centro del cerchio necessariamente sul prolungamento del segmento che unisce i due rilevatori. Ogni segnale dunque dovrebbe determinare un ben preciso cerchio di posizione, e tutti questi cerchi devono essere concentrici. Insomma, per esempio, se la differenza temporale di ricezione del segnale fosse zero, la posizione possibile sulla sfera celeste sarebbe il cerchio massimo, mentre via via che la differenza temporale di ricezione aumenta, il cerchio di posizione (dalla parte del ricevitore dove arriva prima) sarebbe sempre più piccolo fino a diventare un punto quando la differenza temporale è la massima possibile, ossia quando corrisponde al tempo che impiega la luce a percorrere la distanza tra i due rilevatori…


#22

Anche io ho una domanda da ignorante: l’onda gravitazionale modifica lo scorrimento del tempo?Se si, un osservatore esterno al sistema potrebbe percepire la perdita di sincronia?


#23

LISA non e’ stata lanciata e non lo sara’ fin verso il 2030. e’ stata lanciata invece LISA Pathfinder che deve dimostrare alcune tecnologie necessarie per LISA ma che non ha NESSUNA possibilita’ di rilevare onde gravitazionali (perche’ con una sola sonda non puoi fare interferometria con dei bracci di milioni di km come previsto per LISA)


#24

Buzz: sì, certo, ma smetti di saltare giù dalla finestra, che come metodo per dimagrire è poco efficace :grin:
Per il fatto della concorrenza, non so. Pare che ci siano altri due eventi in corso di esame, per cui può essere semplicemente fortuna, ovvero che a questo livello di sensibilità gli eventi si vedono. Come ha detto Paolo, LISA è ancora di là da venire. E’ VIRGO, che fa rodere.

Aleph: sul piano il luogo di differenza di tempo costante è sicuramente un’iperbole, infatti si parla di navigazione iperbolica (proprio in questi giorni sto consegnando a un cliente un sistema di verifica per navigazione LORAN, quindi sono preparatissimo - penso di essere uno degli ultimi che sa nei dettagli come funziona il LORAN, sigh…)

In tre dimensioni immagino sia un iperboloide di rotazione. In più, i bracci di LIGO hanno una certa orientazione spaziale, e immagino che le differenze di segnale rivelate da ogni braccio vengano usate per una prima grossolana stima di direzione. Se osservi le stime di posizione nel paper di Fermi (http://gammaray.nsstc.nasa.gov/gbm/publications/preprints/gbm_ligo_preprint.pdf) ti fai un’idea, c’è una zona di massima probabilità.

Mark: non so, dovresti porre la domanda ad un relativista. C’erano anche discussioni di amici fisici che sostenevano che la rivelazione di o.g. con fasci laser fosse impossibile, perchè se lo spaziotempo viene stirato anche la propagazione del fascio laser si stira allo stesso modo, e non ci sarebbe stata interferenza. mmmmhhhh… ?


#25

Vero, una cosa interessante su questo fatto è che la maniera in cui un segnale si indebolosce con la distanza dipende in “prima analisi” dalle proprietà dello spazio stesso in cui si propaga il segnale, prima di tutto la sua dimensione e poi la curvatura.
Se lo spazio fosse bidimensionale per esempio, i segnali perderebbero di intensità secondo l’inverso della distanza, se fosse quadridimensionale secondo l’inverso del cubo della distanza, insomma in generale secondo l’inverso della distanza elevata la dimensione spaziale meno 1.
Per quanto riguarda la curvatura invece, se lo spazio è a curvatura nulla non ci sono variazioni alla regola, mentre se è a curvatura positiva il segnale con la distanza si indebolisce un po’ di meno, e anzi oltre certe distanze (in funzione del raggio di curvatura) addirittura aumenta di intensità!
Se invece la curvatura è negativa diminuisce sempre un po’ di più della regola.


#26

Intanto grazie per l’ennesimo link, ho dato una rapida occhiata e ho visto la mappa con la distribuzione di probabilità, leggerò bene l’articolo con più calma tempo permettendo…
Sul discorso del Loran sono d’accordo, le cose però sono molto diverse perché oltre ad essere tutto relativo a uno spazio piano, ma questo è poco importante, la posizione è relativamente vicina e può essere anche in mezzo alle due stazioni, insomma qui non ho dubbi che si tratta di un’iperbole (il cui asse di simmetria coincide con il segmento che unisce le due stazioni, dico giusto?).

Per segnali invece che provengono da distanze grandissime (intendo sempre rispetto alla distanza tra le due stazioni) dovrebbe essere come dicevo, cioè la posizione possibile della sorgente deve trovarsi su un cerchio proiettato sulla sfera celeste con centro (del cerchio) il prolungamento del segmento che unisce le due stazioni.
Sei d’accordo?


#27

non lo so, Aleph, non riesco a figurarmelo. Devo prendere un foglio e ragionarci su.
Per il GPS sono intersezioni di sfere e quindi cerchi, ma lì la geometria è diversa, hai una serie di emettitori sincroni e misuri la differenza dei tempi di arrivo.
Se rovesci la cosa hai un emettitore e due ricevitori … e sì, proiettano un cerchio sulla sfera celeste. Probabilmente hai ragione tu.


#28

Segnalo un paio di spunti interessanti per astro-fan :stuck_out_tongue_winking_eye: emersi durante la conferenza stampa svolta alla NSF alla presenza di vari scienziati di LIGO:

  1. Attorno al minuto 39:05, Kip Thorne mostra una slide con diverse bande frequenziali di interesse relative alle onde gravitazionali. E’ interessante che quella osservata con l’interferometro è un’onda ad “alta frequenza” (10-1000 Hz), mentre gli interferometri spaziali (tipo LISA) sono indicati per periodi più lunghi (da minuti ad ore), e poi vi sono altre bande con periodi da anni a decenni, ed infine fino a miliardi di anni :astonished: Un bel cambio di prospettiva rispetto alle frequenze dello spettro elettromagnetico.

  2. Nonostante l’evidente USA-centrismo di tutta la conferenza stampa (la collaborazione mondiale attiva nel settore è stata tratteggiata in modo piuttosto veloce, mentre le 133 affiliazioni diverse nell’articolo scientifico http://journals.aps.org/prl/pdf/10.1103/PhysRevLett.116.061102 raccontano una storia diversa), Rainer Weiss al minuto 54:30 lancia una filippica contro i decisori politici statunitensi che nel 2011 hanno bloccato i finanziamenti a LISA. Pertanto gli europei hanno proseguito da soli fino al lancio di LISA Pathfinder. Quindi raccomanda di riaprire al più presto la collaborazione con gli europei: detto da uno che ha un mezzo premio Nobel al collo nel giorno della gloria mi pare un evento rilevante.

In ogni caso, se tutto procede come previsto, da domani il primo cubo di LISA Pathfinder verrà rilasciato completamente dall’ultimo elemento meccanico che lo blocca, chiamato GPRM (Grabbing, Positioning and Release Mechanism) per avere infine i cubi in caduta libera a partire dal 23 febbraio.

Chiudo plaudendo anch’io alla scoperta: ho avuto modo di visitare VIRGO in vari momenti (durante la costruzione, l’operatività e gli upgrade) e devo dire che è un oggetto fantastico anche dal punto di vista ingegneristico/tecnologico: le soluzioni introdotte per gli specchi, per la sospensione degli stessi, per il vuoto nei bracci sono eccezionali, e spesso condivise tra LIGO e VIRGO.


#29

Dopo la disfatta di SSC e il successo del CERN è comprensibile l’orgoglio dei fisici americani per il ritorno del loro paese sulla scena della fisica sperimentale di punta.


#30

Blocco nei finanziamenti che ha portato allo slittamento del lancio al 2034, alla riduzione dei bracci da 3 a 2 e al loro accorciamento da 5 a 1 milione di chilometri, per una diminuzione di sensibilità di un fattore 10.

Dopo questi ritocchi il nome della missione da LISA è diventato eLISA e la “e” starebbe per “evolved”.
Un po’ come il mio Galaxy Note 3 Neo che (nonostante il suffisso “Neo” evochi innovazione) è la versione più scrausa del Galaxy Note 3 :scream:

Comunque penso che con la rivoluzione che sta avvenendo nell’astronomia delle onde gravitazionali ne cambieranno di cose prima del 2034.


#31

Non ho capito una cosa: Si dice che un corpo che accelera perde un po’ di massa. Ma io pensavo che la relatività dicesse il contrario: all’aumentare della velocità aumenta anche la massa fino ad arrivare alla velocità della luce che implica massa infinita. Abbiate pazienza per i principianti… :frowning:


#32

Uhm credo sia esattamente il contrario, se arrivi alla velocità della luce sei pura energia…
Ma sono ignorante pure io, quindi smentitemi pure subito!


#33

Da Treccani: “si deve distinguere tra la massa di quiete (o di riposo m0) invariabile e la massa in condizioni di moto, m, detta genericamente massa relativistica, crescente con la velocità. Se la velocità si avvicina a quella c della luce, come può avvenire per determinate radiazioni corpuscolari, la massa relativistica tende a diventare infinitamente grande”. Forse però sono fuori strada rispetto alle teorie citate prima da chi ne sa molto di più


#34

#35

La relatività ristretta prevede quanto dici, perché nell’impulso relativistico è presente il fattore gamma a moltiplicare il prodotto di massa e velocità.
La perdita di massa di un corpo accelerato che dà luogo alle onde gravitazionali invece è un fenomeno che riguarda la relatività generale, ma io non ho ancora studiato la teoria. Immagino comunque che i due effetti concorrano


#36

Giusto per essere sicuro che ho capito: stiamo parlando di un corpo accelerato da un campo gravitazionale, oppure di un qualsiasi corpo accelerato?


#37

Un qualsiasi corpo accelerato. Esattamente come una carica elettrica: tu fai girare una calamita, e in una spira generi una tensione. La calamita la fai girare tu, oppure puoi portare in giro un oggetto carico. Non importa chi lo fa muovere, il movimento della carica altera il campo e produce un’onda.
Allora, puntini sulle i. Se accelero un corpo aumento la sua energia, e quindi la massa: vedere LHC (caso estremo), dove i protoni accelerati hanno una massa così grande che diventa sempre più difficile accelerarli ulteriormente (strasemplifico). Il tutto governato dalla stra-celebre e=mc^2, ovvero m=e/c^2.
L’emissione di onde gravitazionali mi dice solo che se un corpo (molto massivo) su muove (molto velocemente) in un campo gravitazionale (molto intenso) allora emetto energia sotto forma di onde gravitazionali, e quindi pian piano perdo energia. I “molto” derivano dal fatto che per i corpi comuni (es, Terra e Sole) l’irraggiamento di onde gravitazionali (con periodo 1 anno) è trascurabile (mi pare di aver letto qualche W). Per avere effetti sensibili a distanze cosmologiche occorrono sistemi binari di stelle massicce, o di buchi neri.


#38

Ok. Per come la spieghi tu, quello che genera le onde è l’interazione tra una massa pesante e un campo gravitazionale esterno che genera le onde, giusto? Quindi un’accelerazione tangenziale al campo gravitazionale, che non varia il potenziale gravitazionale, non genera onde gravitazionali?

Oppure invece è la massa inerziale che genera le onde gravitazionali, e quindi la cosa è indipendente dall’interazione con il campo gravitazionale esterno?

E se il corpo invece di accelerare decelera, che succede? La massa aumenta?


#39

Credo che sia il moto accelerato di una massa, che genera le onde. Quindi un pianeta in orbita, o due buchi neri, o due stelle di neutroni - varia l’intensità.
Se un corpo decelera compie un lavoro, e quindi per la relatività ristretta converte parte della propria energia in qualcos’altro, e quindi pesa meno. C’era stata anni fa un’animata discussione su FB: una molla compressa pesa di più o di meno? Alla fine il parere è che pesi di più, in quanto contiene più energia; per comprimerla ho fornito una quantità di energia, non misurabile come peso perchè minuscola, ma quantificabile.


#40

È per questo che io avevo capito che fosse l’interazione col campo gravtazionale a generare la differenza di energia e di massa.
La massa che interagisce col campo gravitazionale è la massa pesante, quella invece che accumula energia per via del movimento è la massa inerziale. Le due masse hanno proprietà diverse.

Visto che si parla di “onde gravitazionali”, io suppongo si stia parlando di una proprietà del campo gravitazionale e della massa pesante, che nulla ha a che fare con l’inerzia e l’accelerazione. E quindi mi viene da pensare che se è il campo gravitazionale a compiere lavoro allora si generano le onde gravitazionali, ma se il lavoro è compiuto da una forza esterna ed avviene tangenzialmente al campo gravitazionale (il quale quindi non compie lavoro), non ci siano onde gravitazionali…