Analizzato in dettaglio un segnale compatibile con il tanto ricercato ‘fondo di onde gravitazionali’ (GWB), a cui gli astronomi stanno dando la caccia da tempo: sarebbe un segnale prodotto dall’energia gravitazionale rilasciata da coppie di buchi neri supermassicci durante il loro reciproco avvicinamento, che li porterà infine a fondersi. Anche se ancora non è possibile confermare che il segnale osservato sia davvero associato al GWB, lo studio rappresenta un passo avanti verso la rivelazione di onde gravitazionali di frequenza molto bassa, dell'ordine di un miliardesimo di Hertz, utili a capire meglio l’evoluzione dell’Universo. I risultati sono pubblicati sulla rivista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society dalla collaborazione EPTA (European Pulsar Timing Array) a cui partecipano anche ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e dell’Università di Milano-Bicocca.
Lo studio è stato condotto osservando schiere di pulsar (stelle di neutroni molto compatte che emettono fasci di onde radio) che con il loro ‘effetto faro’ riescono ad ampliare la finestra di osservabilità delle onde gravitazionali. I dati sono stati raccolti in 24 anni di osservazioni con cinque radiotelescopi europei di grande apertura, tra cui il Sardinia Radio Telescope (SRT) da 64 metri di diametro, situato vicino a Cagliari.
“La presenza di un fondo di onde gravitazionali si manifesta sotto forma di fluttuazioni di bassissima frequenza nel ritmo degli impulsi radio provenienti da tutte le pulsar, una sorta di ‘rumore’ aggiuntivo, che perturba il regolare andamento degli impulsi, che altrimenti potremmo paragonare al ticchettio di un orologio precisissimo”, spiega Andrea Possenti, ricercatore presso l’INAF di Cagliari e coautore del lavoro. “Parlando in maniera molto semplificata, un esperimento come quello condotto da EPTA consiste dunque nella ripetuta osservazione della schiera di pulsar, ogni qualche settimana e per molti anni, alla ricerca di un ‘rumore’ a bassissima frequenza che affligga il loro ticchettio in maniera comune a tutte le pulsar, e che non sia attribuibile a cause diverse dalle onde gravitazionali”.
Grazie a una elaborata analisi dei dati raccolti durante le osservazioni, i ricercatori di EPTA hanno individuato un chiaro segnale potenzialmente identificabile come appartenente al fondo di onde gravitazionali. In particolare, le sue proprietà spettrali (ovvero come l'ampiezza del ‘rumore’” osservato varia con la sua frequenza) riflettono le aspettative teoriche. “Per confermare la natura del segnale abbiamo bisogno di includere più dati di pulsar nell'analisi, possiamo però dire che i risultati attuali sono molto incoraggianti”, commenta Siyuan Chen, ricercatore presso il LPC2E, CNRS di Orleans in Francia, co-autore principale dello studio.
“Come lo è stato per le onde gravitazionali di alta frequenza nel 2015, la rivelazione di onde gravitazionali di bassissima frequenza sarebbe un risultato epocale per la fisica, per l’astrofisica e per la cosmologia”, sottolinea Delphine Perrodin, ricercatrice dell’INAF a Cagliari e coautrice del lavoro. “In particolare, la scoperta e lo studio del fondo di onde gravitazionali ci darà informazioni dirette sulla taglia ed evoluzione dei buchi neri supermassicci, e sul loro contributo nel modellare le galassie e l’universo attuale”.
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