Virgo, raggiunti 200 eventi candidati di onde gravitazionali nell’ultimo periodo di osservazione .
Virgo è uno dei tre interferometri laser a terra più sensibili per il rilevamento delle onde gravitazionali (gravitational waves, GW). Si trova a Cascina (Pisa) nel sito dell’Osservatorio Gravitazionale Europeo (EGO). È nato da un’iniziativa italo-francese guidata dall’INFN e dal CNRS, ed è gestito attualmente da una collaborazione scientifica internazionale di oltre 20 nazioni, tra cui Francia, Italia, Paesi Bassi, Belgio, Polonia, Spagna, Ungheria e Germania.
Le GW, previste dalla Relatività Generale, sono increspature nel tessuto continuo dello spazio-tempo che si propagano alla velocità della luce, generate da diversi tipi di sorgenti astrofisiche: sistemi binari in spiraleggiamento e fusione, costituiti da buchi neri massicci o oggetti compatti (buchi neri o stelle di neutroni), pulsar ed esplosioni di supernova. Possono anche essere di origine cosmologica. La loro rivelazione e studio consente di comprendere più a fondo i fenomeni guidati dalla gravità, anche in condizioni di campo forte, e di investigare la fisica della materia a densità estreme (sopranucleari).
Al primo segnale di GW, scoperto nel 2015, e prodotto dallo spiraleggiamento e fusione di due buchi neri, di massa 35,4 e 29,8 volte quella del nostro Sole (GW150914), è stato assegnato il Premio Nobel per la Fisica 2017. Le Collaborazioni Virgo e LIGO (con i suoi due interferometri negli USA) hanno inoltre ricevuto il Breakthrough Prize in Fundamental Physics e il Gruber Cosmology Prize nel 2016, e la Einstein Medal nel 2017. Nel 2017 Advanced Virgo e i due Advanced LIGO hanno misurato il primo segnale gravitazionale emesso dalla fusione di due stelle di neutroni (GW170817), rivelato in coincidenza con un gamma-ray burst (GRB) corto (GRB 170817A) dal satellite Fermi e seguito da altri osservatori su satellite e a terra in tutto lo spettro elettromagnetico, segnando la nascita dell’astrofisica multi-messaggero con le GW.
I primi due periodi osservativi (O1 e O2) sono stati seguiti da un terzo ciclo di presa dati con la rete completa di interferometri LIGO-Virgo-KAGRA (LVK, O3), durante i quali sono stati rivelati 90 eventi di GW, di cui un numero significativo sono fusioni di due buchi neri, oltre a fusioni di due stelle di neutroni e di sistemi misti buco nero-stella di neutroni. Il Gravitational-wave Transient Catalog (GWTC, data release 3) è il database cumulativo più aggiornato di transienti di GW confermati della collaborazione LVK. Il quarto ciclo osservativo (O4), inziato a Maggio 2023, è previsto terminare a Novembre 2025 e conta già più di 200 eventi candidati di GW. La percentuale di tempo in cui Virgo è in osservazione, pari a circa l’80%, è la più alta della rete LVK. L’aggiunta dei dati di Virgo ai trigger di LIGO migliora in modo sostanziale la localizzazione nel cielo degli eventi rivelati.
Il gruppo Virgo della sezione INFN di Roma Tor Vergata si occupa di aspetti chiave come l’ottica adattiva per la misura e la correzione delle aberrazioni ottiche, la riduzione del rumore termico degli specchi per mezzo di rivestimenti multistrato sulle superfici ottiche realizzati con materiali innovativi, e la riduzione del rumore quantistico. Ha importanti responsabilità costruttive nell’ambito degli sviluppi in vista del prossimo periodo osservativo (O5). È inoltre attivo nell’analisi dei dati raccolti nell’attuale campagna osservativa, in particolare nell’analisi multi-messaggero di segnali gravitazionali in coincidenza con GRB di alta energia.