Un gruppo di astronauti ha identificato per la prima volta con successo il rumore di fondo nello spazio utilizzando una nuova tecnica di rilevamento.

Un inseguimento di un quarto di secolo: il rumore di fondo emesso dal vortice di buchi neri giganti è stato individuato per la prima volta dagli astronomi grazie a una tecnica senza precedenti per rilevare le onde gravitazionali, che apre una “nuova finestra sull’universo”.

Questi risultati, rivelati giovedì, sono il risultato di una collaborazione su larga scala dei più grandi radiotelescopi del mondo. Sono stati in grado di catturare la vibrazione dell’universo con “precisione in senso orario”, come affermano con entusiasmo gli autori lavori Pubblicato contemporaneamente su diverse riviste scientifiche.

Fenomeni violenti ma segnali deboli

Predette da Einstein nel 1916 e scoperte cento anni dopo, le onde gravitazionali sono piccole distorsioni nello spazio-tempo, simili alle increspature dell’acqua sulla superficie di uno stagno. Queste oscillazioni, che si propagano alla velocità della luce, sono generate da eventi cosmici violenti come la collisione di due buchi neri.

Possono essere associati a fenomeni massicci, ma i loro segnali sono molto deboli. Nel 2015, i rivelatori di onde gravitazionali Ligo (USA) e Virgo (Europa) hanno rivoluzionato l’astrofisica rilevando il brevissimo fremito – meno di un secondo – delle collisioni tra buchi neri stellari, che sono dieci volte la massa del Sole.

Questa volta, il segnale molto più esteso tradisce un fenomeno su larga scala, catturato da una rete di radiotelescopi (provenienti da Europa, Nord America, India, Australia e Cina) dell’ITU. International Loisolar Time Array (IPTA).

Stiamo parlando di onde gravitazionali generate dai buchi neri “da diversi milioni a diversi miliardi di volte la massa del Sole”, ha detto Gilles Thoreau, astronomo dell’Osservatorio di Parigi PSL, che ha coordinato il lavoro della parte francese.

“battiti” di pulsar, “orologi naturali”

Per rilevare queste onde, gli scienziati hanno utilizzato un nuovo strumento: le pulsar della Via Lattea. Queste stelle hanno la particolarità di avere una massa di uno o due soli, compressa in una palla di circa dieci chilometri di diametro.

Queste stelle sono così compatte che corrono ad alta velocità, fino a 700 giri al secondo, determina un ricercatore del CNRS. La folle rotazione genera radiazioni magnetiche ai poli, come i raggi di un faro, e può essere rilevata grazie alle onde radio emesse a basse frequenze. Ad ogni turno, le pulsar emettono “bip” ultra-regolari, rendendole “meravigliosi orologi naturali”, spiega Lucas Guillemot del Laboratorio di fisica e chimica dell’ambiente e dello spazio (LPC2E) di Orleans.

Gli scienziati elencano gruppi di pulsar per creare una “rete celeste” negli zigzag dello spazio-tempo. Sono stati in grado di misurare una leggera perturbazione nei loro battiti, con “cambiamenti inferiori a un milionesimo di secondo in più di 20 anni”, secondo Antoine Petito, della Commissione per l’energia atomica (CEA).

Questi ritardi erano correlati, un segno di “un disturbo comune a tutte le pulsar”, secondo Gilles Thoreau: la firma distintiva delle onde gravitazionali. “È stato un momento magico”, ha dichiarato Maura McLaughlin del Pulsar Search Collaborator degli Stati Uniti durante una conferenza stampa.

Come in un ristorante rumoroso

Qual è la fonte di queste onde? L’ipotesi preferita suggerisce coppie di buchi neri supermassicci, ciascuno più grande del nostro sistema solare, “pronti a scontrarsi”, ha affermato Gilles Thoreau. Antoine Petito descrive due giganti “che si girano prima di fondersi”, una danza che provoca onde gravitazionali da “un periodo da diversi mesi a diversi anni”.

Rumore di fondo costante Michael Keith della rete europea EPTA (European Pulsing Timing Array) paragona a “un ristorante rumoroso con molte persone che parlano intorno a te”.

Le misurazioni non consentono ancora di stabilire se questo rumore sia indicativo della presenza di poche coppie di buchi neri o della presenza di un’intera popolazione. Un’altra ipotesi indica l’esistenza di una fonte nelle primissime ere dell’universo, quando conobbe il cosiddetto periodo di inflazione.

Studi da esplorare

Jill Thoreau dice: “Stiamo aprendo una nuova finestra sull’universo”.

“Stiamo aggiungendo una nuova serie di vettori di informazioni”, a complemento della ricerca di Ligo e Virgo, che operano a diverse lunghezze d’onda, abbonda Antoine Petiteau. In particolare, questo potrebbe spiegare il mistero della formazione dei buchi neri supermassicci.

Tuttavia, gli studi dovranno essere approfonditi per rivendicare una scoperta pienamente solida, si spera entro un anno. Il criterio assoluto è che “c’è meno di una possibilità su un milione che ciò accada per caso”, hanno confermato l’Osservatorio di Parigi, il Centro nazionale per la ricerca scientifica, il CEA e le Università di Orléans e della città di Parigi. in un contesto correlato.