Rilevate onde gravitazionali ad alta frequenza: è un buco nero primordiale o la materia oscura?

Un rilevatore al quarzo costruito per rilevare onde gravitazionali ad alta frequenza ha registrato due particolari eventi che mai erano stati individuati, come rileva un comunicato sul sito dell’Università dell’Australia Occidentale. Ed è proprio in questa università che lavorano i ricercatori dell’ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics (CDM) i quali stanno usando il nuovo rilevatore di onde gravitazionali già da diversi mesi.

Due eventi che potrebbero essere onde gravitazionali

Durante questo periodo i ricercatori hanno individuato due eventi che potrebbero essere onde gravitazionali ad alta frequenza, forse emesse da un buco nero primordiale.
I ricercatori non sanno con sicurezza quale sia la fonte di queste onde gravitazionali ma hanno intanto pubblicato un nuovo studio che descrive questi primi, interessantissimi risultati sulla rivista Physical Review Letters.

Onde gravitazionali

Le onde gravitazionali sono state previste dai Einstein nel secolo scorso ma solo nel 2015 c’è stata la prima vera rilevazione. Da quando sono state scoperte le prime onde gravitazionali si è cominciato a parlare di un nuovo settore di ricerca astronomica, addirittura di una nuova era dell’astronomia. Tuttavia le onde gravitazionali rilevate fino ad ora sono onde a bassa frequenza, spesso emesse da buchi neri che, ruotando molto rapidamente, alla fine si fondono oppure dalla fusione di una stella e di un buco nero.
La generazione attuale di rilevatori di onde gravitazionali, infatti, è molto sensibile ai segnali a bassa frequenza ma è meno sensibile a quelli ad alta frequenza.

Che cosa sono i buchi neri primordiali

Si è venuto dunque a creare un fronte del tutto inesplorato fatto di onde gravitazionali a bassa frequenza che, secondo diversi ricercatori, sono altrettanto significative. Le onde gravitazionali ad alta frequenza, per esempio, sono quelle che, probabilmente, vengono emesse da buchi neri primordiali.
Si tratta di buchi neri che dovrebbero essersi formati nei primi momenti dopo il Big Bang e dunque non dal collasso di una stella. Si pensa si siano formati a seguito di complessi fenomeni di fluttuazioni della densità della materia in regioni localizzate.

Come è fatto il nuovo rilevatore di onde gravitazionali

Con il nuovo rilevatore, che lavora con un disco di cristallo di quarzo, è possibile rilevare Onda Gravitazionale ad alta frequenza analizzando le onde acustiche. Queste ultime, infatti, inducono una carica fisica nel dispositivo che è molto sensibile. Quest’ultimo, a sua volta, è collegato ad un dispositivo di interferenza quantistica, un superconduttore noto anche come SQUID che serve per amplificare il segnale e renderlo analizzabile.

Segnale potrebbe essere emesso da materia oscura

I ricercatori ammettono che non possono essere sicuri che si tratti di onde gravitazionali: i segnali potrebbero essere stati causati da particelle cariche, da un accumulo di stress meccanico, da un evento meteorologico oppure da un processo atomico interno indefinibile.
Potrebbe anche essere la materia oscura che ha interagito con il rivelatore. In ogni caso si tratta di risultati entusiasmanti, come spiega William Campbell, uno dei membri del team di ricerca.

Solo due rilevatori di onde gravitazionali ad alta frequenza attualmente

“Con questo lavoro, abbiamo dimostrato per la prima volta che questi dispositivi possono essere utilizzati come rivelatori di onde gravitazionali altamente sensibili. Questo esperimento è uno dei due soli attualmente attivi al mondo alla ricerca di onde gravitazionali ad alta frequenza a queste frequenze e abbiamo piani per estendere la nostra portata a frequenze ancora più alte, dove nessun altro esperimento ha mai guardato prima ”, spiega ancora il ricercatore.

Note e approfondimenti

  1. Phys. Rev. Lett. 127, 071102 (2021) – Rare Events Detected with a Bulk Acoustic Wave High Frequency Gravitational Wave Antenna (IA) (DOI: /10.1103/PhysRevLett.127.071102)

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