Onde gravitazionali: su Nature la roadmap per i prossimi 20 anni

Nature ha pubblicato, nell’ultimo numero, una review dedicata al futuro prossimo della ricerca delle onde gravitazionali

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La rivista scientifica Nature ha pubblicato, nell’ultimo numero, una review dedicata  al futuro prossimo della ricerca delle onde gravitazionali uno degli ambiti di ricerca che ci ha regalato le emozioni più grandi degli ultimi anni, segnati da scoperte epocali, come l’osservazione delle onde gravitazionali annunciata dalle collaborazioni LIGO-Virgo nel febbraio 2016, e l’osservazione della fusione di due stelle di neutroni rivelata per la prima volta, sia con le onde gravitazionali dagli interferometri LIGO e VIRGO, sia con la radiazione elettromagnetica dai telescopi a terra e nello spazio, nel 2017. Il lavoro – spiega in una nota l’INFN, si concentra sui prossimi venti anni discutendo i progetti più importanti per la fisica e l’astronomia gravitazionale secondo il parere del Gravitational Wave International Committee (GWIC), organismo nato nel 1997 per facilitare la collaborazione e cooperazione internazionale nella costruzione e nel funzionamento delle principali infrastrutture dedicate alla ricerca delle onde gravitazionali.

Link all’articolo: https://www.nature.com/articles/s42254-021-00303-8

Nelle prossime decadi, come riporta il GWIC, la nuova finestra di osservazione dell’astronomia gravitazionale promette di fornire dati che trasformeranno il panorama della fisica, affrontando alcuni dei problemi cruciali nei campi della fisica fondamentale, astrofisica e cosmologia. La generazione futura di osservatori terrestri pianificati per il 2030, l’Einstein Telescope (in Europa) e il Cosmic Explorer (negli Usa) e la missione spaziale LISA osserveranno la fusione di buchi neri e stelle di neutroni risalendo fino agli inizi del nostro Universo. Insieme ai rivelatori interferometrici, i telescopi Pulsar Timing arrays (PTA) continueranno ad evolversi con nuove reti di antenne, ricevitori più sensibili e a banda larga fornendo informazioni uniche sulle dinamiche delle galassie più grandi dell’Universo. Insieme ai rilevatori Elettromagnetici e di particelle, questi strumenti forniranno nuove informazioni quantitative e qualitative in fisica, astrofisica, cosmologia e astronomia.

Tra i progetti di punta per il prossimo futuro ve ne sono due, in particolare, che vedono un importante coinvolgimento dell’Italia e dell’INFN, si tratta dell’osservatorio europeo Einstein Telescope (ET), per cui il nostro paese ha candidato la Sardegna a sito ospitate, e del rivelatore spaziale LISA (Laser Interferometer Space Antenna) il cui lancio in orbita è previsto intorno alla metà degli anni ’30.

ET Einstein Telescope è un ambizioso progetto per la realizzazione di un futuro e pioneristico osservatorio terrestre per le onde gravitazionali. Sarà un sistema multi-interferometrico sotterraneo, che innoverà le tecnologie utilizzate attualmente nei rivelatori di seconda generazione e ne svilupperà molte altre, giocando quindi un ruolo tecnologico, scientifico, infrastrutturale e sociale centrale a livello mondiale nella ricerca nel campo delle onde gravitazionali. ET di cui l’INFN Istituto Nazionale di Fisica Nucleare è capofila, è considerato dalla comunità scientifica europea un progetto strategico ed è sostenuto da molti paesi europei. Nel settembre 2020 l’Italia con il MUR Ministero dell’Università e della Ricerca lo ha candidato per la prossima Roadmap 2021 di ESFRI European Strategy Forum on Research Infrastructure, il forum strategico europeo che individua quali saranno le future grandi infrastrutture di ricerca su cui investire a livello europeo.

LISA (Laser Interferometer Space Antenna) sarà un osservatorio spaziale che osserverà sorgenti di onde gravitazionali dai microHertz fino a centinaia di milliHertz , traccerà l’evoluzione dei buchi neri dall’Universo primordiale fino all’era della formazione stellare e contribuirà ad espandere la nostra comprensione della formazione delle galassie, dell’evoluzione stellare. LISA è stata preceduta dalla missione LISA Pathfinder dell’Agenzia spaziale europea (ESA), conclusa nel 2017, che ha messo alla prova con successo il concetto di rivelazione di onde gravitazionali dallo spazio. Programmata per il lancio nella metà degli anni ’30, LISA sarà composta di tre navicelle che orbitano intorno al Sole in una formazione triangolare, di 2,5 milioni di km per lato. Lisa catturerà onde gravitazionali a bassa frequenza che non sono osservabili dai rivelatori terrestri, prodotte sia da oggetti astrofisici distanti ed enormi, quali i buchi neri ai centri di galassie distanti, sia da oggetti “piccoli e vicini”, come le stelle spente nella nostra Via Lattea, oltre ad essere riconducibili a potenziali sorgenti esotiche che non possiamo ancora immaginare.