Onde gravitazionali, arriva la "Astro Calibration": così LIGO e Virgo si accordano come in uno studio musicale

La rete internazionale LVK lancia una nuova tecnica ispirata all'autotune per correggere i segnali dei rivelatori "scordati". Grazie ai modelli di Einstein, i ricercatori riescono a recuperare dati preziosi anche in caso di malfunzionamenti tecnici degli strumenti

CASCINA – La frontiera dell'astronomia di precisione si sposta in avanti grazie a una nuova metodologia di analisi chiamata "Astro Calibration" (calibrazione astrofisica). La rete globale di rivelatori LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ha infatti introdotto uno strumento che, in modo analogo all'"auto-tune" utilizzato nella produzione musicale per correggere le note stonate, permette di "accordare" a posteriori i dati dei rivelatori di onde gravitazionali che non si trovano al massimo delle proprie potenzialità.

Le onde gravitazionali sono increspature dello spazio-tempo che deformano i bracci dei rivelatori di una frazione infinitesimale, pari a circa 10^-19 m, una dimensione inferiore al diametro di un protone. Per captare segnali così deboli, gli strumenti devono essere calibrati costantemente in tempo reale. Tuttavia, quando un rivelatore risulta "scordato" rispetto agli altri, la nuova tecnica interviene utilizzando i modelli della relatività generale come uno spartito perfetto: confrontando il segnale distorto con quelli degli altri interferometri ben calibrati, i ricercatori riescono a pulire i dati e a ricostruire l'evento cosmico originale.

Christopher Berry, ricercatore dell’Università di Glasgow, spiega che i segnali catturati producono un «cinguettio caratteristico» o "chirp": «Quei cinguettii codificano una grande quantità di informazioni che possiamo analizzare per conoscere le loro sorgenti: le loro masse, i loro spin, la distanza e la posizione». Proprio la precisione dei modelli di Einstein permette di applicare la calibrazione astrofisica con successo, specialmente nel caso della fusione di buchi neri.

In uno studio pubblicato su "Physical Review Letters", la collaborazione LVK ha dimostrato l'efficacia del metodo sui segnali GW240925 e GW250207. In entrambi i casi, il rivelatore di LIGO Hanford (USA) non era in condizioni ottimali. Grazie alla "Astro Calibration", è stato possibile stabilire che il primo segnale era generato da buchi neri con masse pari a 9 e 7 volte quella del Sole, mentre il secondo derivava da una collisione tra giganti da 35 e 30 masse solari. Senza questa correzione, le stime sarebbero state distorte, fornendo valori errati.

Elisa Maggio, ricercatrice dell'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sottolinea l'importanza del traguardo: «Queste scoperte dimostrano che abbiamo sviluppato una comprensione approfondita dell’intero nostro processo di analisi. Nei rari casi in cui si verifichi un malfunzionamento, disponiamo ora di metodi di riserva affidabili per compensare il problema». Sulla stessa linea Benoît Revenu, del laboratorio Subatech, che evidenzia come il passaggio all'"astronomia di precisione" sia ormai compiuto. Tra poche settimane, la collaborazione pubblicherà un nuovo catalogo di osservazioni che promette di espandere ulteriormente la nostra comprensione dei fenomeni più violenti dell'Universo.