Possono essere visibili lenti per onde gravitazionali

L’astronomia delle onde gravitazionali è molto diversa dall’astronomia della luce elettromagnetica. Sebbene le onde gravitazionali siano deboli e difficili da rilevare, passano anche attraverso la materia con scarso effetto. In sostanza, l’universo fisico è trasparente alle onde gravitazionali. Questo rende l’astronomia delle onde gravitazionali uno strumento potente per lo studio dell’universo. Ma è ancora agli inizi e c’è molto da imparare su come si comportano le onde gravitazionali.

Lenti a gravità. Fonte: California Institute of Technology

Prendiamo, ad esempio, una lente gravitazionale. Ciò si verifica quando la luce proveniente da un oggetto distante come un quasar viene deviata leggermente mentre passa vicino a una galassia o ad un altro oggetto massiccio. La flessione gravitazionale prodotta dalla massa della galassia agisce come una lente che può focalizzare la luce quasar e produrre più immagini quasar. Questo effetto si verifica perché la luce viaggia attraverso lo spazio e il tempo, quindi quando lo spaziotempo è distorto, lo è anche il percorso della luce.

Ma le onde gravitazionali sono diverse. Invece di fotoni che viaggiano attraverso lo spazio, le onde gravitazionali sono increspature dello spaziotempo nello spazio-tempo. Potrebbe essere deviato o deviato in modo simile alla luce? La teoria della relatività di Einstein prevede che ciò possa accadere. Una curvatura nello spazio cambia il modo in cui le onde gravitazionali si propagano, quindi vengono deviate anch’esse. Questo effetto non è mai stato osservato, ma un nuovo studio ha analizzato i dati di LIGO e Virgo per questo.

Animazione delle onde gravitazionali. Credito: ESA-C. Carreau

Il team ha cercato diversi effetti delle lenti gravitazionali sui segnali di fusione dei buchi neri scoperti da LIGO e Virgo, come fusioni specchiate provenienti da sorgenti leggermente diverse, o il modello di interferenza nelle onde gravitazionali che potrebbe derivare dalla fusione di due immagini che raggiungono la Terra a volte.

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Nell’ultimo ciclo di dati di 36 fusioni, il team non ha trovato prove di onde gravitazionali lenticolari. Questo non è molto sorprendente, data la dimensione del campione. Ma il team ha dimostrato che è possibile data la tecnologia attuale. Con la costruzione di nuovi osservatori di onde gravitazionali come il LISA, verranno rilevate le onde gravitazionali lenticolari o dovremo riesaminare la teoria di Einstein.

Questo tipo di studio ha un enorme potenziale per migliorare la nostra comprensione dell’universo. In questo momento, la lente gravitazionale della luce ci consente di vedere oggetti più distanti di quanto potremmo altrimenti e ci consente di valutare aspetti della cosmologia come l’espansione dell’universo. Ma la luce può essere bloccata o attenuata dal gas diffuso e dalla polvere intergalattica. Le onde gravitazionali non sono limitate in questo modo, quindi una lente gravitazionale può permetterci di effettuare misurazioni cosmologiche accurate. Può anche testare la teoria di Einstein in modi nuovi e sottili. Finora la relatività generale ha superato tutti i test, ma una nuova fisica interessante potrebbe essere in attesa di essere scoperta.

Riferimento: Abbott, R., et al. “Cerca le impronte delle lenti nelle osservazioni di onde gravitazionali dalla prima metà del terzo percorso di osservazione di LIGO-Virgo. ” Prestampa ArXiv arXiv: 2105.06384 (2021).

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