Le onde gravitazionali potrebbero rivelare oggetti oscuri ed extraterrestri

Le onde gravitazionali potrebbero rivelare oggetti oscuri ed extraterrestri

(I sistemi binari di buchi neri supermassicci nei nuclei delle galassie producono increspature nello spaziotempo chiamate onde gravitazionali. Crediti immagine: Olena Shmahalo) Una delle scoperte più entusiasmanti in astronomia dell'ultimo decennio è stata la rilevazione delle onde gravitazionali. Fin dai tempi di Galileo Galilei, l'astronomia si è concentrata sulla rilevazione di segnali elettromagnetici con i telescopi. A quanto pare, i principali costituenti dell'Universo non sono osservabili in questo modo.I nostri dati attuali indicano che l'85% della materia nell'Universo è invisibile elettromagneticamente, costituendo la materia oscura. Inoltre, il 70% del bilancio energetico dell'Universo è costituito da energia oscura. I cosmologi deducono questi costituenti perché influenzano gravitazionalmente la materia visibile. Possiamo costruire un rivelatore di oggetti vicini alla Terra in grado di percepire il segnale gravitazionale degli oggetti oscuri in transito?

Se la materia oscura fosse composta da oggetti di massa pari a quella di un asteroide, come i buchi neri primordiali, i nostri telescopi non li noterebbero nemmeno quando passassero vicino alla Terra. In un recente articolo , ho dimostrato che gli osservatori di onde gravitazionali LIGO-Virgo-KAGRA potrebbero rilevare un oggetto oscuro se si muovesse a una velocità prossima a quella della luce e la sua massa fosse superiore a cento milioni di tonnellate. Un tale oggetto attraverserebbe il raggio terrestre entro due centesimi di secondo e produrrebbe un segnale di marea gravitazionale nella banda di frequenza di LIGO-Virgo-KAGRA. Inutile dire che finora nessun oggetto del genere è stato rilevato.

Entro un decennio, l'osservatorio spaziale LISA espanderà la rilevazione delle onde gravitazionali all'intervallo di frequenza tra milli- e micro-hertz e a una minore deformazione spaziotemporale. Questo inaugurerà una nuova era di sensibilità agli oggetti oscuri vicini alla Terra, con masse pari a quelle degli asteroidi .Potrebbe anche aprire le porte alla rilevazione gravitazionale di fenomeni anomali non identificati (UAP), che gli osservatori del Progetto Galileo stanno cercando di rilevare elettromagneticamente. I Pulsar Timing Array (PTA) sondano un intervallo di frequenza di pochi nano-Hertz, ma finora erano sensibili solo al fondo cumulativo di onde gravitazionali a queste frequenze, che costituisce il rumore di fondo per la rilevazione delle singole sorgenti...........

I rivelatori di onde gravitazionali sono i telescopi più entusiasmanti del prossimo millennio, poiché apriranno la strada alla rivelazione di oggetti mai notati prima. Come ho dimostrato in un altro recente articolo , è impossibile bloccare o dissipare i segnali delle onde gravitazionali. Offrono il metodo di comunicazione ottimale, rilevabile attraverso la Terra o il Sole.È concepibile che le civiltà tecnologiche extraterrestri comunichino tramite segnali gravitazionali, e la nostra incapacità di accorgercene finora è dovuta al fatto che il SETI tradizionale si basava sulla ricerca di segnali elettromagnetici con telescopi tradizionali. Se così fosse, il silenzio che ha scatenato la domanda di Fermi: "Dove sono tutti?" deriva dalla nostra cecità ai segnali gravitazionali alla frequenza appropriata.

Gli alieni sceglierebbero un canale di comunicazione che non interferisca con le frequenze delle sorgenti naturali di onde gravitazionali più potenti nel cosmo. Si tratta di buchi neri binari di massa stellare – su cui è sintonizzato LIGO-Virgo-KAGRA, così come coppie di buchi neri supermassicci – su cui sono sintonizzati LISA e PTA. In tal caso, il SETI gravitazionale dovrà sviluppare sensibilità in altre bande di frequenza.La sfida principale nella produzione di segnali gravitazionali rilevabili è la necessità di spostare grandi masse ad alta velocità. Entro un ordine di grandezza, la deformazione delle onde gravitazionali è pari all'ordine del potenziale gravitazionale prodotto dal trasmettitore diviso per il quadrato della velocità della luce moltiplicato per il quadrato della velocità caratteristica di movimento della sua massa, espressa in unità di velocità della luce. Per contestualizzare, la deformazione delle onde gravitazionali prodotta dalla binaria stellare più vicina, Alpha-Centauri A e B – dato che le due stelle orbitano l'una attorno all'altra ogni 80 anni – è pari solo a 10-24 ed è estremamente difficile da rilevare.

Cinque anni fa, un team guidato da Marek Abramowicz pubblicò un articolo sulla possibilità che una civiltà tecnologicamente avanzata raccolga energia dal buco nero supermassiccio (4 milioni di masse solari) Sagittarius A* al centro della Via Lattea e la utilizzi per comunicare. Scoprì che una struttura di massa gioviana nell'orbita circolare stabile più interna attorno al buco nero emetterebbe un segnale di onda gravitazionale inequivocabile, osservabile da LISA.

Di recente, ho avuto il grande piacere di unirmi a un team di brillanti ricercatori chiamato "Applied Physics" guidato da Gianni Martire, che ha pubblicato un articolo innovativo che discute le prospettive del SETI gravitazionale. Il team ha dimostrato che LIGO è sensibile a un'enorme sonda della massa di Giove che accelera a una frazione della velocità della luce attraverso la Via Lattea o a una sonda della massa della Luna a una distanza di decine di anni luce.

Si prevede che i futuri osservatori di onde gravitazionali come DECIGO, Cosmic Explorer, Einstein Telescope e Big Bang Observer (BBO) raggiungeranno sensibilità almeno due ordini di grandezza migliori di quelle di LIGO, aumentando il volume di ricerca di un fattore di un milione.Il SETI gravitazionale prenderà di mira segnali invisibili alle civiltà sottosviluppate. Solo le civiltà che hanno raggiunto un elevato livello scientifico e tecnologico noteranno i segnali. Questa costituisce una buona strategia di occultamento per le civiltà che trasmettono, per evitare predatori concentrati sulla forza fisica piuttosto che su scienza e tecnologia avanzate.

Inoltre, l'ampiezza dei segnali delle onde gravitazionali diminuisce in modo inversamente proporzionale alla distanza dalla sorgente, anziché al quadrato della distanza, come avviene per l'intensità dei segnali elettromagnetici. Infine, i sensori di onde gravitazionali sensibili con un'ampia sensibilità spettrale possono anche fungere da sistema di allerta definitivo per mitigare il rischio esistenziale derivante da oggetti scuri. Link