L'11 febbraio 2016, gli scienziati del Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) hanno annunciato il primo rilevamento di onde gravitazionali. Questo sviluppo, che ha confermato una previsione fatta dalla Teoria della relatività generale di Einstein un secolo prima, ha aperto nuove strade di ricerca per cosmologi e astrofisici. È stato anche uno spartiacque per i ricercatori dell'Università di Monash, che hanno svolto un ruolo importante nella scoperta.
E ora, poco più di un anno dopo, un team di ricercatori del Monash Center for Astrophysics ha annunciato un'altra potenziale rivelazione. Sulla base dei loro studi in corso sulle onde gravitazionali, il team ha recentemente proposto un concetto teorico noto come "memoria orfana". Se vero, questo concetto potrebbe rivoluzionare il modo in cui pensiamo alle onde gravitazionali e allo spaziotempo.
I ricercatori del Monash Center for Astrophysics fanno parte di ciò che è noto come LIGO Scientific Collaboration (LSC) - un gruppo di scienziati dedicati allo sviluppo dell'hardware e del software necessari per studiare le onde gravitazionali. Oltre a creare un sistema per il rilevamento delle ispezioni, il team ha svolto un ruolo chiave nell'analisi dei dati, osservando e interpretando i dati raccolti, ed è stato anche determinante nella progettazione dei mirror LIGO.
Guardando oltre quanto osservato da LIGO e da altri esperimenti (come il Virgo Interferometer), il team di ricerca ha cercato di esaminare come estendere ulteriormente le capacità di questi rivelatori trovando la "memoria" delle onde gravitazionali. Lo studio che descrive questa teoria è stato recentemente pubblicato nel Lettere di revisione fisica sotto il titolo "Rilevamento della memoria delle onde gravitazionali senza segnali principali".
Secondo la loro nuova teoria, lo spaziotempo non ritorna al suo stato normale dopo che un evento cataclismico genera onde gravitazionali che ne provocano l'allungamento. Invece, rimane allungato, che chiamano "memoria orfana" - la parola "orfano" allude al fatto che "onda genitore" non è rilevabile direttamente. Mentre questo effetto deve ancora essere osservato, potrebbe aprire alcune opportunità molto interessanti per la ricerca sulle onde gravitazionali.
Al momento, rilevatori come LIGO e Virgo sono in grado di discernere la presenza di onde gravitazionali a determinate frequenze. Pertanto, i ricercatori sono in grado di studiare solo le onde generate da tipi specifici di eventi e di risalire alla loro fonte. Come ha affermato Lucy McNeill, ricercatrice del Monash Center for Astrophysics e autrice principale del documento, in una recente dichiarazione della stampa dell'Università:
“Se ci sono fonti esotiche di onde gravitazionali là fuori, ad esempio, da micro buchi neri, LIGO non le ascolterebbe perché sono troppo alte. Ma questo studio dimostra che LIGO può essere utilizzato per sondare l'universo alla ricerca di onde gravitazionali che una volta si pensava fossero invisibili ad esso. "
Come indicano nel loro studio, le esplosioni di onde gravitazionali ad alta frequenza (cioè quelle che si trovano all'interno o al di sotto del range dei kilohertz) produrrebbero una memoria orfana che i rilevatori LIGO e Virgo sarebbero in grado di captare. Ciò non solo aumenterebbe esponenzialmente la larghezza di banda di questi rivelatori, ma aprirebbe la possibilità di trovare prove di esplosioni di onde gravitazionali nelle ricerche precedenti passate inosservate.
Il dott. Eric Thrane, docente alla Monash School of Physics and Astronomy e un altro membro del team LSC, è stato anche uno dei coautori del nuovo studio. Come ha affermato, "Queste onde potrebbero aprire la strada allo studio della fisica attualmente inaccessibile alla nostra tecnologia".
Ma come ammettono nel loro studio, tali fonti potrebbero anche non esistere e sono necessarie ulteriori ricerche per confermare che la "memoria orfana" è in realtà reale. Tuttavia, sostengono che la ricerca di sorgenti ad alta frequenza sia un modo utile per sondare la nuova fisica e potrebbe rivelare cose che non ci aspettavamo di trovare.
“È auspicabile una ricerca di memoria ad onde gravitazionali dedicata. Avrà una maggiore sensibilità rispetto alle attuali ricerche di scoppio ", affermano. "Inoltre, una ricerca dedicata può essere utilizzata per determinare se un candidato al rilevamento è coerente con un lampo di memoria controllando se i residui (dopo la sottrazione del segnale) sono coerenti con il rumore gaussiano."
Purtroppo, tali ricerche potrebbero dover attendere i successori proposti dell'esperimento Advanced LIGO. Questi includono l'Einstein Telescope e Cosmic Explorer, due proposti rivelatori di onde gravitazionali di terza generazione. A seconda di ciò che i futuri sondaggi troveranno, potremmo scoprire che lo spaziotempo non solo si estende dalla creazione di onde gravitazionali, ma porta anche le "smagliature" per dimostrarlo!
