Rilevazione di Onde Gravitazionali

Dettagli: Categoria: Mission Log

Stato della rivelazione di probabili Onde Gravitazionali durante il ciclo O4 (aggiornato al 11 maggio).

By Marco Di Lorenzo (DILO)

13.Giu

Categoria principale: StatistiCAMENTE

Ultima modifica: 12 Maggio 2024

Marco Di Lorenzo (DILO)

Sono laureato in Fisica e insegno questa materia nelle scuole superiori; in passato ho lavorato nel campo dei semiconduttori e dei sensori d'immagine. Appassionato di astronautica e astronomia fin da ragazzo, ho continuato a coltivare queste passioni sul web, elaborando e pubblicando numerose immagini insieme al collega Ken Kremer. E naturalmente amo la fantascienza e la fotografia!

Di nuovo un segnale prima all'alba, simile a quello di ieri ma con piccola probabilità di essere il risultato di una fusione ibrida. Questo è il nono segnale del ciclo O4 e, dato l'allungamento della lista, dalla prossima volta tabella e grafico appariranno separati

Fig.1) Eventi significativi durante il ciclo O4b, in forma grafica e tabulare - Source: GraceDB - Processing/Plot: Marco DI Lorenzo

Nel grafico, i pallini e la scala a sinistra si riferiscono alla significatività statistica dei segnali, espressa come numero di anni che bisogna aspettare prima che il rumore casuale generi un segnale analogo a quello osservato. Invece la curva blu con scala a destra al tasso settimanale, riferito alla sola campagna O4b. Nella tabella sono ora riportati anche gli interferometri che hanno rivelato ciascuno segnale (H=LIGO Hanford, L=LIGO Livingstone, V=Virgo). L'area si riferisce alle dimensioni apparenti della regione di cielo (espressa in gradi quadrati) in cui è localizzata la sorgente, con un livello di confidenza del 90%. La distanza è espressa in miliardi di anni luce e si riferisce al valore che aveva al momento dell'emissione, diversa dalla "co-moving distance" riportata su Grace-DB; essa è numericamente pari al "light travel time" e si basa su un modello di universo piatto, con densità di materia oscura Ω_M= 0,286, costante di Hubble H₀= 69,6 km s^-1 Mpc^-1ed età di 13,72 miliardi di anni. L'ultima colonna indica la probabile origine del segnale (BBH è una coppia di buchi neri mentre NSBH è una fusione ibrida tra buco nero e stella di neutroni).

Dal 10 Aprile alle 17 (ora italiana), le tre antenne della collaborazione internazionale LIGO/Virgo sono tornate pienamente "on-line" per effettuare la campagna osservativa O4b che durerà fino al Febbraio del prossimo anno. La sensibilità dei due interferometri americani è stata incrementata e anche lo strumento italiano, dopo numerose modifiche e collaudi che ne hanno ritardato per 10 mesi il rientro in servizio, lavora con una efficienza migliorata che, attualmente, permette di rilevare fusioni tra stelle di neutroni fino ad una distanza di circa 170 milioni di anni luce, contro gli oltre 500 milioni di anni luce delle sorelle di oltre-oceano. Per l'antenna giapponese Kagra, invece, bisognerà attendere la fine dell'anno perchè il violento terremoto che ha scosso quella regione a Capodanno ha creato problemi ulteriori.

La seguente "Time Table" (migliorata e aggiornata) mostra tutte le campagne osservative condotte da questa seconda generazione di rivelatori.

Fig.2) Timeline delle osservazioni, aggiornata al 16/3/24, con l'indicazione della distanza entro cui saranno rivelabili fusioni tra stelle di neutroni (BNS) - Credits: Abbott et al. / "Prospects for Observing and Localizing Gravitational-Wave Transients with Advanced LIGO, Advanced Virgo and KAGRA" / KAGRA-LIGO-Virgo collaborations - Improvement by Marco Di Lorenzo

Il diagramma e la tabella più sotto sono basati sul database Grace DB e mostrano i "super-eventi" non ritrattati, ritenuti significativi e di probabile origine extraterrestre durante la campagna O4a, conclusasi il 16 gennaio, in funzione della data di rilevamento. L'altezza di ciascun pallino indica la significatività statistica dell'evento, espressa con l'inverso del parametro FAR (False Alarm Rate). In pratica, si tratta del tempo medio che bisognerebbe aspettare per vedere un segnale analogo a quello osservato come frutto del semplice rumore casuale e non come originato da una vera sorgente. La corrispondente scala logaritmica è a sinistra, mentre sulla destra c'è la scala (lineare) relativa alla linea spezzata blu sul tasso di rilevazione settimanale, sempre in riferimento ai soli eventi significativi. La tabella sottostante riporta gli stessi dati in dettaglio, con indicazione dell'ora esatta, del numero di giorni trascorsi dall'inizio della campagna osservativa e, all'estrema destra, la probabile sorgente del segnale (BBH indica la fusione di due buchi neri binari, BNS quella tra due stelle di neutroni, NSBH una fusione "ibrida" e "Terrestrial" un segnale spurio di probabile origine terrestre). Come si vede, il segnale di gran lunga più intenso e significativo è stato rilevato il giorno di Santo Stefano 2023 ed esibiva un valore FAR^-1 corrispondente ad un evento casuale ogni 2,85·10⁴² anni, talmente elevato da non poter essere riportato nel grafico senza renderlo illeggibile. Contrariamente ai cicli precedenti, sporadicamente GraceDB ha classificato come significativi anche alcuni eventi piuttosto deboli, leggermente al di sotto della soglia 1/FAR = 1 anno; essi non sono inclusi in questa rubrica e ciò spiega la discrepanza di 12 eventi significativi in meno rispetto al sito ufficiale.