La Collaborazione GRAWITA (GRAvitational Wave Inaf TeAm) nasce da un gruppo di ricercatori dell’INAF allo scopo di cercare, monitorare e studiare le contro-parti elettromagnetiche (EM) di sorgenti di onde gravitazionali (GW) rivelate ed identificate dalla rete di interferometri da Terra, di cui attualmente fanno parte il rivelatore statunitense Advanced-LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) –che consiste in due istallazioni situate rispettivamente nello stato di Washington e della Louisiana– e il rivelatore Advanced-Virgo situato a Pisa, in Italia.


La road-map del progetto GRAWITA per l’identificazione e lo studio delle controparti elettromagnetiche delle sorgenti di onde gravitazionali: dalla mappa del cielo dElla collaborazione LIGO-Virgo alla caratterizzazione scientifica delle sorgenti.

A seguito della rivelazione di un segnale di onde gravitazionali da parte degli interferometri LIGO-Virgo, la collaborazione GRAWITA, il cui PI (Principal Investigator) è Enzo Brocato,  avvia immediatamente campagne osservative nelle bande dell’ottico, del vicino infrarosso, del radio, nei raggi X e gamma, utilizzando i più avanzati satelliti e telescopi posizionati in tutto il mondo, come il VLT Survey Telescope (VST: Cile), il Large Binocular Telescope (LBT: Stati Uniti, Arizona), il Telescopio Nazionale Galileo (TNG: Spagna, Canarie), il Rapid Eye Mount Telescope (REM: Cile), e il Sardinia Radio Telescope (SRT), i telescopi delle stazioni osservative di Asiago e Campo Imperatore in Italia.

Nel settembre 2015, la collaborazione LIGO-Virgo ha misurato un segnale di onde gravitazionali, un evento che ha aperto l’opportunità di studiare l’universo utilizzando un nuovo  “messaggero di informazioni”, diverso dalla luce elettromagnetica: è iniziata l’era dell’Astronomia multi-messaggera.

 

In alto: la galassia NGC4993 in un’immagine di archivio di Pan-STARRS (Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System) e la sorgente AT2017gfo vista dal telescopio REM. In basso: analisi delle immagini HST per misurare le fluttuazioni di brillanza superficiale. Crediti:A.Melandri, M.Cantiello.

Il 17 agosto 2017, un breve segnale di GW di durata circa 50 secondi (denominato GW170817) è stato rivelato da Ligo-Virgo. Pochi secondi dopo, i satelliti Fermi e Integral hanno “visto” un breve lampo di radiazione gamma. L’estesa campagna osservativa sollecitata da questi due eventi, ha condotto all’identificazione della prima sorgente contro-parte elettromagnetica (denominata AT2017gfo) di un segnale di onde gravitazionali, originato dalla coalescenza di due stelle di neutroni legate in un sistema binario (Abbott et al. 2017 Phys. Review). Il team di GRAWITA, insieme a ricercatori di altri istituti nazionali ed internazionali, ha osservato la sorgente per diversi giorni, da agosto a settembre, con campagne di follow-up fotometrico (con i telescopi REM, ESO-VST and ESO-VLT) e spettroscopico (con VLT/X-shooter), in un ampio intervallo di lunghezze d’onda (3200–24800 Angstrom). In particolare, le immagini uniche fornite dal telescopio VST hanno consentito di rivelare l’esistenza di una “Kilonova” nella galassia NGC4993, punto di origine del segnale gravitazionale. La Kilonova è una sorgente transiente, la cui energia proviene dal decadimento radioattivo di elementi pesanti prodotti dai processi di nucleosintesi “r”, durante il processo di coalescenza.

I ricercatori dell’Osservatorio Astronomico d’Abruzzo della collaborazione GRAWITA, utilizzando immagini del telescopio spaziale Hubble (HST) e la tecnica fotometrica SBF (Fluttuazioni di Brillanza Superficiale), hanno misurato per la galassia NGC4993 un modulo di distanza pari a (m-M) =33.05+/- 0.08+/- 0.10 mag, ovvero una distanza d = 40.7 ± 1.4 ± 1.9 Mpc; la più precisa misura effettuata finora per questa galassia.

Per il prossimo periodo di presa dati dei tre interferometri LIGO-Virgo (il run osservativo identificato come “O3”), che inizierà il 1 aprile 2019 e si prevede durerà un anno, i ricercatori della collaborazione utilizzeranno i telescopi dell’Osservatorio Astronomico d’Abruzzo del sito di Campo Imperatore per la identificazione di possibili contro-parti elettromagnetiche di eventi gravitazionali, un’operazione importante ma non semplice, effettuata grazie al grande campo di vista degli strumenti e alla tempestiva classificazione delle sorgenti osservate.

 

Alcuni articoli di riferimento:

  • Multi-messenger Observations of a Binary Neutron Star Merger, Abbott, B. P., et al. 2017, ApJ, 848, L12
  • GRAWITA: VLT Survey Telescope observations of the gravitational wave sources GW150914 and GW151226, Brocato, E., et al. 2018, MNRAS, 474, 411
  • A Precise Distance to the Host Galaxy of the Binary Neutron Star Merger GW170817 Using Surface Brightness Fluctuations, Cantiello, M., et al. 2018, ApJL, 854, L31

 

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