La scoperta delle onde gravitazionali

Ottimo, grazie Starline! Quindi il picco dell’onda gravitazionale si è avuto prima del botto… Molto interessante. Non oso immaginare il cataclisma del botto cosa possa produrre… Ma come dici tu, è off limits…
EDIT
ho letto solo ora la tua diversa ipotesi IK1ODO. Il dubbio rimane… Chissà forse un giorno cadrà qualcosa di molto massiccio anche dentro al grande buco nero al centro della Via Lattea e potremo “osservare” le onde gravitazionali da più vicino… :smiley:

eh eh, scoprire che le onde elettromagnetiche sono la diretta conseguenza di accelerazioni delle cariche elettriche mi ha affascinato a tal punto che non ho potuto fare a meno di progettare e costruire antenne per un bel po’ :wink:

Non riuscirei neanche ad esprimere quanto mi abbia affascinato avere la conferma che le onde gravitazionali si comportassero analogamente a quelle elettromagnetiche.

Nel pre-LIGO non mi ero mai soffermato a pensare al concetto di elasticità del continuum elettromagnetico. Ma ora che è lo spazio-tempo ad ondeggiare mi accorgo…che è pazzesco! abbiamo fotoni che viaggiano seguendo le increspature dello spazio-tempo.

Io mi aspetterei che nel momento in cui siamo stati investiti dall’ondata gravitazionale il redshift degli oggetti con emissioni elettromagnetiche abbia avuto delle variazioni periodiche. In particolare dal rosso al blu nella direzione del buco nero (e in quella opposta) e dal blu al rosso altrove, in fase con l’onda registrata dal LIGO.

sinucep, probabilmente è stato così, ma con uno strain di una parte su 10^20 lo vedo poco misurabile.
orione, il “qualcosa di molto massiccio” dev’essere per forza un buco nero, o almeno un oggetto estremamente compatto come una stella di quark (ammesso che esistano).
Qualunque altra cosa viene smembrata dalla forze mareali, e diventa un disco di accrescimento.
Secondo me il prossimo passo è trovare l’emissione delle coppie di stelle di neutroni, che è più debole ma continua. Sicuramente ad un livello di segnale molto più basso dell’evento di oggi, ma proprio perchè continuo è un segnale facilmente isolabile.

Le stelle di quark, ne parlava anche Massimo Teodorani in “L’ atomo e le particelle elementari”

https://books.google.it/books?id=m_S8BwAAQBAJ&pg=PT153&lpg=PT153&dq=stelle+di+quark&source=bl&ots=cwdNtUwKA3&sig=tS0kxpNpVVZyON7lmH4YsTN0WXM&hl=it&sa=X&ved=0ahUKEwjj4rKk3P7KAhXmNXIKHRebCooQ6AEIYjAM#v=onepage&q=stelle%20di%20quark&f=false

Perdonami se torno sull’argomento… Proprio per la condizione di continuità del segnale da ricercare, sarebbe fondamentale capire in quale momento è avvenuta la perdita di massa nell’evento già registrato. Voglio dire: Se fosse avvenuta prima dello scontro significherebbe che il sistema binario, per emettere sufficienti onde gravitazionali, deve essere in una condizione di vicinanza tra i due oggetti e di velocità tale da innescare già il processo relativistico di perdita di massa. In questo caso, non sarebbe mai un sistema stabile ma forse destinato a durare molto poco… Quindi addio continuità di segnale. Non so se sono riuscito a spiegarmi.

Le onde gravitazionali sono emesse da qualunque corpo in accelerazione. L’energia cresce durante la fase di avvicinamento dei due corpi in questione, fino al picco al momento della collisione. Quanto tempo prima siamo in grado di identificare il sistema dipende dalla sensibilità del sistema di misura.

L’emissione delle onde gravitazionali da parte di una coppia di stelle di neutroni è stata provata indirettamente, nel senso che hanno calcolato il decadimento che l’orbita avrebbe avuto per via delle onde gravitazionali e questo corrispondeva esattamente con le osservazioni. Però l’energia emessa era troppo piccola e non avevamo un sistema adatto perché potesse rilevarla.
Ora che sappiamo che il fenomeno esiste ed è misurabile e che quindi non butteremmo soldi al vento, possiamo costruire un LIGO più grande o costruirne uno nello spazio (LISA) e in quel modo possiamo aumentare la sensibilità dei nostri strumenti.

orione, ti ha risposto bene Buzz. Anche il moto dei pianeti attorno al Sole o della Luna attorno alla Terra emette onde gravitazionali (il moto orbitale è continuamente accelerato), ma date intensità e frequenze non siamo in grado di rilevarle, pur con la vicinanza degli emettitori. Quindi non occorre essere vicini per innescare la perdita di massa per effetti di irradiazione gravitazionale; cambia solo la scala del fenomeno.
LIGO e VIRGO sono sensibili in una banda di frequenze che è nell’audio, da Hz a kHz. In questa banda di frequenze quello che possiamo sperare di vedere sono fenomeni violenti come questo, che si esauriscono con un picco di energia della durata di millisecondi. LISA sarà sensibile a frequenze molto più basse, e vedrà altre cose.
Le stelle binarie di Hulse e Taylor emettono o.g. con periodo di 7,75 ore (36 microhertz), fuori dalla banda di sensibilità di LIGO. Anche la potenza emessa dalla coppia è mostruosa, si parla di 7.35 × 10^24 watt (7 miliardi di miliardi di megawatt…) ma comunque di ben 25 ordini di grandezza inferiore a quella dell’evento di LIGO (!!! e ancora !)

Interessanti questi dati, grazie! Ho cercato in rete qualche approfondimento e ho trovato altre info curiose…

Si tratta di una coppia di stelle di neutroni di massa ciascuna circa 1,4 masse solari, “volano” a velocità comprese tra 450 e 110 chilometri al secondo in un’orbita con semiasse maggiore di 1.900.000 km, circa una volta e mezzo il diametro solare e un periodo di 7,7 ore.
Questa immensa perdita di energia attraverso l’emissione di onde gravitazionali, è comunque molto piccola se confrontata con l’energia cinetica totale del sistema binario, infatti porta alla riduzione del periodo orbitale di solo 76 milionesimi di secondo all’anno, e la riduzione del semiasse maggiore di appena 3 metri all’anno…

Dopo questa scoperta, la speranza è che LISA torni ai progetti originari, ovvero TRE bracci e belli lunghi…
Se ho capito bene, la sensibilità del sistema è proporzionale alle sue dimensioni.

Rai Cultura, giusto ora:

Possibile???

Il problema è capire come abbia fatto il buco nero a crescere così tanto.

Vista quasi tutta, molto bella e semplice da ascoltare!

Mercoledì sera la ridanno alle 21.35 su Rai scuola se interessa, sia su dt che su Sky.

La massa di questo buco nero fa parte della materia conosciuta o oscura?

Ah, saperlo. Dato che la materia oscura sente solo l’interazione gravitazionale allora immagino che anch’essa debba cadere nei buchi neri.
Ma non sono troppo sicuro. Mi spiego: per cadere in un pozzo gravitazionale una particella deve perdere energia, altrimenti continua ad orbitare in eterno lì attorno. Immagina i satelliti, se non ci fosse il drag atmosferico starebbero in orbita per sempre. Una particella può perdere energia per attrito con altre (urti, interazione elettromagnetica) o irradiando calore, luce, raggi X (sempre interazione elettromagnetica); e infatti attorno ai b.n. vediamo i dischi di accrescimento, composti da materia dannatamente calda che sta cadendo dentro, fa attrito con altra riscaldandosi, si raffredda emettendo fotoni, e poi alla fine cade oltre l’orizzonte degli eventi.
Se la particella non interagisce elettromagneticamente non può rallentare e cadere nel buco nero; per la stessa ragione, la materia oscura non si raggruma a formare stelle o galassie.
Però qualche minima interazione potrebbe esserci, perchè noi riveliamo la materia oscura per gli aspetti gravitazionali, e la “vediamo” associata a galassie ed ammassi. Quindi, se rerstà lì vicino forse ha qualche modo di scambiare energia a raffreddarsi. Spero tanto nei pentoloni di xeno e argon sotto il Gran Sasso :slight_smile: la rivelazione della materia oscura sarebbe una notizia ancora più bomba di quella delle onde gravitazionali. E il funzionamento di queli pentoloni è affidato a una qualche, sia pur minima, interazione elettromagnetica.

Eh, no! Starebbero in orbita per moltissimo tempo ma in questa discussione sulle onde gravitazionali non possiamo fartela passare :wink:
Siccome non si muovono in moto rettilineo uniforme, emettono onde gravitazionali e cadono.

Acris: Non è facile rispondere! La materia oscura è definita come “un ipotetica sostanza che molti studiosi credono componga cinque sesti dell’universo” (da Wikipedia). Finché non trovano questa sostanza la definizione rimarrà altrettanto oscura.

Alcuni studiosi, soprattutto in passato, ritenevano che la materia oscura fosse costituita da MACHO (MAssive Compact Halo Object). Se avessi chiesto a loro ti avrebbero risposto che un buco nero è parte della materia oscura purché faccia parte dell’alone galattico.

Oggi si ritiene più comunemente che la materia oscura sia un tipo di sostanza completamente diverso che non interagisce (o lo fa pochissimo) con la materia ordinaria e che nulla avrebbe a che fare coi buchi neri. Si è ipotizzato che questa materia formerebbe delle strutture simili a “capelli” intorno ai pianeti e anche la terra ne avrebbe. Secondo questa visione un buco nero non farebbe parte della materia oscura.

uff, pignolo! :stuck_out_tongue_winking_eye: :face_with_head_bandage: :face_with_symbols_over_mouth:

Ma ora non sappiamo che perde anche energia sotto forma di onde gravitazionali? :slight_smile:

Infatti, leggi sopra, sinucep mi ha tirato le orecchie :stuck_out_tongue_winking_eye: ma non so quanto questo sia applicabile alle nubi di materia oscura, occorre comunque un moto accelerato, orbitale o che altro, e a velocità significative. Una cosa non adeguatamente rimarcata è che i due buchi neri dell’evento di settembre si muovevano alla fine a ben 0,4 c.

Ci sono geodetiche che portano direttamente nel buco nero anche senza dover passare per la giostra del disco di accrescimento. In altre parole se la luce vi può entrare anche la materia oscura dovrebbe poterlo fare. Tuttavia dire se i buchi neri siano divoratori di materia oscura è cosa ardua.

Già l’ergosfera attorno ad un buco nero rotante (la zona in cui si formano i dischi di accrescimento) è un posto davvero strano. Li si orbita a velocità relativistiche e teoricamente puoi uscirvi con un’energia superiore a quella con cui ci sei entrato, estraendo così energia da un buco nero (rallentando la sua rotazione - https://it.wikipedia.org/wiki/Ergosfera).

Cosa succede quando un buco nero incontra un filamento di materia oscura? Qui c’è un articoletto senza pretese che parla di quei capelli a cui ho accennato nel post precedente: http://www.media.inaf.it/2015/11/24/capelli-dark-matter/. Non ho idea di come possano formarsi strutture simili che partono ad una certa altezza. Sembra che questa materia interagisca con se stessa come i fotoni e che si manifesti assieme alla sua sfuggevole massa coi dei pattern di interferenza.

Magari fornirebbe i capelli mancanti ai buchi neri… capelli che non cadono! Bisognerebbe chiederlo a Gary Prézeau del JPL che ha fatto questa simulazione :afro:


EDIT: aggiungo questo link ad un articolo che spiega un po’ meglio la natura di questi “hairs”:

EDIT: molto di più qui: