Quattro giorni fa ho dedicato l'immagine del giorno alla raffica di "alerts" recentemente diffusi su presunte onde gravitazionali, pubblicate prontamente sulle pagine GraceDB ma poi tutti rapidamente ritrattati perché, ad una analisi "umana" più approfondita, venivano classificati come probabilmente dovuti a disturbi terrestri e non a vere onde gravitazionali.

 Da allora la situazione si è ulteriormente aggravata poiché ieri si è aggiunto un ulteriore segnale spurio, mentre non appaiono ancora vere onde gravitazionali; l'ultimo segnale "reale" risale al 9 Novembre e, dall'inizio di questa nuova fase di osservazioni del ciclo O3, ci sono state solo due onde gravitazionali confermate. Due segnali in 24 giorni implicano un rateo decisamente basso, in media 0,58 eventi a settimana ovvero la metà di quanto registrato nei primi 6 mesi di osservazione.

 Eppure, dopo la sosta di Ottobre, ci si aspettava un incremento di eventi che invece non c'è stato, a meno di non prendere in considerazione tutti gli allarmi, anche quelli ritrattati. In tal caso, infatti, adesso stiamo osservando in media un evento ogni 3 giorni mentre, nella fase precedente, il tasso è stato di un evento ogni 4,5 giorni. Ma questo significherebbe che c'è stata una valutazione errata e i segnali ritrattati sarebbero in realtà tutti autentici, cosa difficile da accettare.

 Per capire cosa c'è dietro, andiamo a vedere in dettaglio la motivazione della ritrazione, disponibile per gli ultimi 4 segnali all'interno dei bollettini diffusi dal GCN ad opera di Leo Singer; i nomi degli eventi contengono le date e, come si vede, cadono nell'arco di una settimana:

  • S191117j: It was caused by a noise glitch in L1.
  • S191120aj: The signal is attributed to periodic glitches in L1 caused by ground motion due to forestry activities near the site. The signal in H1 is not significant by itself.
  • S191120at: The signal is attributed to a glitch in L1. The signals in H1 and V1 are not significant by themselves.
  • S191124be: The signal is attributed to repeating high-frequency glitches in V1.

 In tutti i casi si fa riferimento a un difetto tecnico di malfunzionamento (glitch) su una delle antenne gravitazionali, mentre in genere i segnali visti in contemporanea dagli altri strumenti risultavano, di per sé, poco significativi. In un caso si dà una indicazione più specifica sul problema, attribuendolo alle attività forestali adiacenti al sito di Livingston, con movimentazione di veicoli pesanti e conseguente "attività tellurica" periodica di tipo artificiale; nell'ultimo segnale di ieri si parla invece di ripetuti disturbi ad alta frequenza sul rivelatore Virgo, di origine non meglio precisata. Quest'ultimo problema, in effetti, traspare anche dall'andamento orario della sensibilità dei vari strumenti, espressa come "range" o raggio d'azione entro il quale sarebbe visibile, istante per istante, una tipica fusione tra stelle di neutroni. Il grafico, riportato in apertura, mostra chiaramente che al momento dell'arrivo del finto segnale (9:59 UT, linea verticale verde) il rivelatore Virgo stava attraversando un momento di elevata rumorosità e, conseguentemente, bassa sensibilità, con un raggio d'azione ridotto a 20 Mpc contro i quasi 50 Mpc normalmente raggiunti. Questo drastico aumento di rumorosità (di cui non sappiamo la causa) ha provocato, presumibilmente, una fluttuazione statistica del rumore abbastanza ampia da far scattare l'allarme perché, evidentemente, è coincisa con una fluttuazione più piccola sul rivelatore di Livingston, mentre quello di Hanford non poteva confermare o smentire il segnale essendo temporaneamente inattivo.

RNG 191120

Credits: gw-openscience.org - Processing: Marco Di Lorenzo

 Un abbassamento di range, anche se meno marcato, è visibile anche nel grafico relativo al giorno 20 (in alto), quando sono stati registrati addirittura due falsi allarmi. Il primo di questi è proprio quello associato alle suddette "attività forestali" presso Livingston ed effettivamente coincide con un periodo di deterioramento della sensibilità, evidenziato dal cerchio verde; anche in questo caso, una delle tre antenne (stavolta Virgo) non era in funzione e questo ha sicuramente contribuito all'errore. Invece per l'evento avvenuto 3,5 ore dopo non si nota alcuna anomalia, ma questo potrebbe essere anche dovuto alla ridotta risoluzione temporale del grafico in oggetto. Discorso analogo per il rimanente segnale del 17 Novembre, mostrato di seguito.

RNG 191117

Credits: gw-openscience.org - Processing: Marco Di Lorenzo

 I grafici qui presentati, diffusi dal Gravitational Wave Open Science Center, sono ricavati confrontando in ogni momento la curva di sensibilità di ciascuno strumento con l'intensità del segnale prevista dai modelli di fusione, corroborati dalle osservazioni. Come recita anche la relativa didascalia originale, gli improvvisi abbassamenti temporanei di sensibilità nelle antenne LIGO sono da attribuire a transitori nel rumore dello strumento, che ne limitano la sensibilità.

 Nonostante queste parziali spiegazioni, però, resta un mistero di fondo. Prima della manutenzione di Ottobre, i falsi allarmi si verificavano con una frequenza media di uno ogni 10 giorni mentre ora siamo a una ogni 4 giorni. Inoltre, contrariamente a quanto avviene per i segnali reali, nessuno dei falsi allarmi recenti è stato inizialmente classificato come fusione tra buchi neri, semmai si tratta di fusioni tra stelle di neutroni, mass gap oppure ibride; questo è un chiaro indizio del fatto che si tratta di segnali dalla forma insolita e spostata verso frequenze più elevate. Se davvero il fenomeno è da attribuire a malfunzionamenti con temporaneo aumento del rumore in uno o più strumenti, questo potrebbe essere il sintomo di qualcosa di sbagliato nell'hardware appena aggiornato; in alternativa, i pacchetti software che selezionano automaticamente gli eventi significativi in tempo reale hanno subito qualche modifica che li ha resi più sensibili a tali situazioni. Questi problemi dovranno essere risolti, possibilmente nel corso delle prossime settimane, altrimenti verremo subissati da falsi allarmi con il rischio di cadere nella sindrome di chi grida "al lupo, al lupo!" e non viene più ascoltato anche quando il lupo c'è davvero!

 L'ultima osservazione riguarda i livelli medi di sensibilità. L'obiettivo principale dei lavori svolti in Ottobre era quello di allineare le prestazioni tra le due antenne LIGO ma, come si vede nei grafici qui riportati, nei momenti migliori lo strumento di Hanford continua ad essere circa il 10% meno sensibile di Livingston in termini di raggio d'azione e quindi anche di "strain", cioè della minima deformazione relativa dello spazio dovuta al passaggio dell'onda gravitazionale; anche se l'allineamento perfetto ancora non c'è, si è riusciti grossomodo a dimezzare la differenza, rispetto a prima. Nel caso di Virgo, l'aumentata potenza del laser e altre migliorie minori hanno incrementato il raggio d'azione del 10%, ma siamo ancora lontani dalle prestazioni delle cugine di oltreoceano!