La National Science Foundation ha assegnato 14.5 milioni dollari, ripartiti in 5 anni, al North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav) affinché venga creato e reso operativo un Physics Frontiers Center (PFC). Il PFC gestito dal NANOGrav affronterà una sfida estremamente impegnativa per l’astrofisica: la rivelazione delle onde gravitazionali a bassa frequenza.
Le onde gravitazionali – spiega Media Inaf, il notiziario online dell’Istituto nazionale di Astrofisica – sono increspature nel tessuto dello spazio-tempo che secondo la teoria dovrebbero avere origine da eventi cosmici estremamente energetici e su larga scala, come ad esempio coppie di buchi neri che orbitano uno attorno all’altro in coalescenza al centro di galassie, eventi transitori che hanno avuto luogo nelle prime fasi di vita dell’Universo, oppure remote tracce dell’inflazione cosmica, la fase che ha avuto luogo subito dopo il Big Bang, quando l’Universo ha subito una grande espansione durata una piccola frazione di secondo a partire da un volume molto piccolo.
Secondo la teoria della Relatività generale di Albert Einstein, tutti questi eventi producono onde che distorcono e increspano il tessuto cosmico mentre si propagano nello spazio. Queste onde a bassa frequenza hanno una lunghezza d’onda significativamente più grande del nostro Sistema solare, e quindi non siamo in grado di costruire un rivelatore abbastanza grande per osservarle. Fortunatamente – prosegue Media Inaf – l’Universo si è creato un proprio strumento di rivelazione: le pulsar al millisecondo, ovvero i resti superdensi di stelle massicce, esplose nel passato come supernovae e ora in rapida rotazione su loro stesse. Queste stelle sono gli orologi celesti più precisi che possano esistere, e mostrano il proprio “ticchettio” grazie ad un’emissione collimata e fuori asse rispetto alla loro rotazione, con la quale colpiscono la Terra come farebbe il fascio ritmico di un faro. Le onde gravitazionali emesse da queste sorgenti possono essere rilevate nelle piccole ma percettibili fluttuazioni che provocano nei tempi di arrivo dei loro impulsi radio. Si parla di poche decine di nanosecondi su tempi scala di cinque o più anni.
“Affinché gli astronomi che studiano le pulsar siano in grado di rilevare queste onde gravitazionali abbiamo bisogno dei radiotelescopi più sensibili al mondo”, ha dichiarato Scott Ransom, astronomo presso il National Radio Astronomy Observatory (NRAO), nonché uno dei membri fondatori di NANOGrav. “Negli Stati Uniti, abbiamo due tra i migliori: il Green Bank Telescope in West Virginia, con la sua meravigliosa copertura del cielo e l’Osservatorio di Arecibo a Porto Rico, con la sua sensibilità senza pari. Questi strumenti ci hanno dato un vantaggio enorme in questo campo di ricerca”.
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