Da quando gli scienziati hanno effettuato la prima rilevazione di onde gravitazionali da una coppia di buchi neri in collisione nel 2015, sono cresciute le prove che l'Universo dovrebbe esserne pieno. Ogni evento massiccio, ogni fusione di buchi neri o stelle di neutroni, ogni supernova, avrebbe dovuto inviare onde gravitazionali che risuonavano attraverso lo spazio-tempo.
L'effetto combinato di tutte queste onde sarebbe quello di creare un debole ronzio di fondo che permea l'intero Universo. Si prevede che questo sfondo di onde gravitazionali sia debole e molto difficile da rilevare. Tuttavia, un anno fa, gli scienziati con la collaborazione internazionale NanoGRAV hanno detto che potrebbero aver fatto proprio questo.
Ora, dal consorzio International Pulsar Timing Array (IPTA), sono emerse nuove prove provvisorie che potremmo aver rilevato il ronzio. "Questo è un segnale molto eccitante!" ha dichiarato l'astrofisico Siyuan Chen dell'Osservatorio di Parigi e del CNRS in Francia. "Anche se non abbiamo ancora prove definitive, potremmo iniziare a rilevare uno sfondo di onde gravitazionali".
Come abbiamo spiegato l'anno scorso, il segnale proviene dalle osservazioni di un tipo di stella morta chiamata pulsar. Queste sono stelle di neutroni che sono orientate in modo tale da far lampeggiare fasci di onde radio dai loro poli mentre ruotano a velocità di millisecondi. Questi lampi sono cronometrati in modo incredibilmente preciso, il che significa che le pulsar sono forse le stelle più utili dell'Universo.
Le variazioni nella loro temporizzazione possono essere utilizzate per la navigazione, per sondare il mezzo interstellare e studiare la gravità. Dalla scoperta delle onde gravitazionali, gli astronomi le hanno usate per cercare anche quelle. Questo perché le onde gravitazionali deformano lo spazio-tempo mentre si increspano, il che teoricamente dovrebbe cambiare leggermente la tempistica degli impulsi radio emessi dalle pulsar mentre lo spazio-tempo tra noi e loro si estende e si contrae.
Una singola pulsar non sarebbe in grado di dirci molto, ma se queste variazioni temporali sono osservate in un certo numero di pulsar, ciò potrebbe indicare la presenza di onde gravitazionali. Questo è chiamato un array di temporizzazione pulsar. Il set di dati del team si basa su osservazioni di pulsar da 65 millisecondi, la cui tempistica ha mostrato caratteristiche coerenti con ciò che ci aspetteremmo da uno sfondo di onde gravitazionali.
Ciò di cui gli scienziati hanno davvero bisogno di vedere è un particolare segnale in coppie di pulsar, la cui forza dipende dalla loro distanza spaziale nel cielo. Non l'abbiamo ancora visto, perché il segnale è troppo debole, ma il segnale che abbiamo visto è quello che ci aspetteremmo di vedere per primo.
"Il primo indizio di uno sfondo di onde gravitazionali sarebbe un segnale come quello visto nell'International Pulsar Timing Array Data Release 2", ha affermato l'astrofisico Bhal Chandra Joshi del National Centre for Radio Astrophysics in India. "Quindi, con più dati, il segnale diventerà più significativo e mostrerà correlazioni spaziali, a quel punto sapremo che si tratta di uno sfondo di onde gravitazionali". "Stiamo anche esaminando cos'altro potrebbe essere questo segnale", ha spiegato l'astrofisico Boris Goncharov dell'Istituto scientifico del Gran Sasso in Italia.
"Ad esempio, forse potrebbe derivare dal rumore presente nei dati delle singole pulsar che potrebbero essere stati modellati in modo improprio nelle nostre analisi". Ciò significa che c'è ancora molta strada da fare prima di poter affermare definitivamente che lo sfondo delle onde gravitazionali è stato rilevato. Ma con le prove a portata di mano, è ragionevole iniziare a sentirsi un po' eccitati.
Questo perché, se abbiamo rilevato lo sfondo delle onde gravitazionali, la fonte più probabile è che derivi dalle collisioni tra alcuni degli oggetti più massicci dell'Universo: i buchi neri supermassicci. Ciò significa che il segnale potrebbe aiutare a risolvere diversi enigmi riguardanti l'evoluzione e la crescita galattica.