L'infinitamente piccolo , l'infinitamente grande e tutto quanto ...

Quest'ultima puntata vi portera' a tre video di viaggi al limite dell' immaginazione che poi e' realta' 

Faccio seguito alle precedenti pubblicazioni seguenti l'annuncio della ricezione di Onde Gravitazionali con la quarta ( ed ultima )  puntata della seconda pubblicazione  .
Indirizzi delle precedenti pubblicazioni .

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/02/ricezione-di-onde-gravitazionali.html

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/03/capiamo-come-si-generano-le-onde.html

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/03/capiamo-come-si-generano-le-onde_27.html

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/03/il-suono-delle-onde-gravitazionali-e.html

Il tutto sempre impiegando le immagini della presentazione del Prof. Attilio Ferrari , che ho potuto seguire grazie agli incontri dei seminari di aggiornamento dell' AIF - Associazione per l'Insegnamento di Fisica, di Torino con programma e presentazioni scaricabili all'indirizzo :

http://fisicaaiftorino.altervista.org/seminari/2015_2016_1.htm

QUESTO "EXCURSUS" SULLE ONDE GRAVITAZIONALI CI PORTERA' IN QUESTA ULTIMA PUNTATA IN UN FANTASTICO VIAGGIO ATTRAVERSO L'INFINITAMENTE PICCOLO (MICROCOSMO), L'INFINITAMENTE GRANDE (MACROCOSMO) E TUTTO QUANTO (UNIVERSO-MULTIVERSO ?) .

Ma continuiamo a porci domande sulla Onde Gravitazionali :

Il fenomeno recentemente ricevuto e' improbabile un fatto casuale e ci vorra' molto tempo prima di riceverne un'altro ? 

Da indiscrezioni riportare dal Prof. Ferrari , sembrerebbe che successivamente siano stati gia' ricevuti altri segnali in via di vaglio ed elaborazione .
Se cosi' fosse , vorrebbe dire dire che la sensibilita' raggiunte possono portare ad accumulare dati statisticamente rilevanti sulla ricezione di Onde Gravitazionali in tempi relativamente brevi .

Quali sono i numeri in gioco in questi effetti di Onde Gravitazionali e di compressione dello spazio ?

Energia gravitazionale irraggiata : 3.6 x 10E56 erg/sec
Effetto gravitazionale sullo spazio tempo : 10E-44 sec/m s
Quanto costa " curvare lo spazio" e cioe' quanto e' la costante elastica di deformazione dello spazio
( considerato come una molla che si rivela DURISSIMA !) : 5x 10E42 m kg /s^2

Sono numeri "spaventosamente grandi o piccoli " .

Quello piu' piccolo e' un uno preceduto da 44 zeri .

Quello piu' grande e' un uno seguito da 56 zeri 

Per avere dei raffronti , pensiamo alla cosa piu' piccola e piu' grande a che riusciamo ad immaginare .

La cosa piu' piccola e' la distanza di Planck sulla quale si basa la Fisica Quantistica che decide come funzionano le cose a piccolissime scale ( in maniera per noi completamente illogica visto che abbiamo nel complesso dimensioni totali "grandi " ) .

Per fare funzionare le cose , tutte le quantita' , dimensioni , tempo , spazio , energia e quant'altro non possono pessere discrete , ma formate da unita' minime quantizzate ( i quanti ) non ulteriormente divisibili e quindi non inferiore ad un certo valore .

La Relativita' Generale che ci dice come funzionano le cose a scale grandi .

Tutte e due le teorie hanno superato piu' di cent' anni di esperimenti .

La sfida e' unificarle in una unica teoria .

Ma ritorniamo ai confronti .

Se parliamo di lunghezze , la piu' piccola distanza e' pari alla distanza di Planck che e' 10E-34 m .

Un uno preceduto da 34 zeri .

E la lunghezza piu' grande ? 

Quella dell' universo .

Esistendo da circa 15 miliardi di anni , la luce ha viaggiato durante la espansione per 10E27 m .

Difficile visualizzare con la mente quanto vi ho detto sopra  .

Pero' le moderne tecniche multimediali ci vengono in aiuto e quindi come gran finale vi propongo tre viaggi attraverso queste distanze e relative visioni .

Il primo ,che deve per forza impiegare oggetti disegnati di dimensioni note , piu' che " visioni "esterne , si permette di viaggiare tra la lunghezza di Plank e la massima dimensione dell' Universo con un piccolo accenno ai Multiversi ( eventuali altri Universi confinanti ) .

Da 10E-34 a 10E27 .

Gli altri due , limitati da "visioni" dimostrate vere o desunte viaggiano tra :

10E-18 a 10E26 e 10E-16 a 10E24

Il primo di questi due, con un piccolo accenno al Multiverso ( eventuali altri Universi confinanti ) .

ALLACCIATE LE CINTURE DI SICUREZZA E GODETEVI TUTTI E TRE GLI SPETTACOLI :

https://www.youtube.com/watch?v=EMLPJqeW78Q

https://www.youtube.com/watch?v=bhofN1xX6u0&ebc=ANyPxKriHm0jpyLZnrWif3yA002ecnbGfmwjs2HblP5mfGC7AK6CT7dWKHNVRUzA6V5yG3dT2q67oIX2K_YlbK6j4Z7GKlfwYg


https://www.youtube.com/watch?v=0fKBhvDjuy0

  

Il suono delle Onde Gravitazionali e come riceverle - 3a puntata

Faccio seguito alle precedenti pubblicazioni seguenti l'annuncio della ricezione di Onde Gravitazionali con la terza puntata della seconda pubblicazione  .
Indirizzi delle precedenti pubblicazioni .

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/02/ricezione-di-onde-gravitazionali.html

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/03/capiamo-come-si-generano-le-onde.html

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/03/capiamo-come-si-generano-le-onde_27.html

Il tutto sempre impiegando le immagini della presentazione del Prof. Attilio Ferrari , che ho potuto seguire grazie agli incontri dei seminari di aggiornamento dell' AIF - Associazione per l'Insegnamento di Fisica, di Torino con programma e presentazioni scaricabili all'indirizzo :

http://fisicaaiftorino.altervista.org/seminari/2015_2016_1.htm

Quali sono stati i primi tentativi per rivelare le Onde Gravitazionali e quale ruolo ha giocato l'Italia in questo campo ? 

Il rivelatore a barra risonante super-raffreddata del gruppo Amaldi Pizzella ,che e' stato in funzione per moltissimi anni , aveva una sensibilita' abbastanza vicina a quella necessaria per rivelare un evento come quello di cui stiamo parlando 

In Toscana nell'ambito del progetto EGO ( European Gravitational Observatory) si sta ultimando il progetto VIRGO che si e' associato nel 2007 al progetto LIGO 

La rete di osservatori terrestri del prossimo futuro

Come si compone un interferometro ottico laser e come e' il vero aspetto all'interno di queste gigantesche strutture ? 

Lo schema usato da Michelson moltissimi anni ed impiegato anche per dimostrare le non esistenza dell' "etere" e quindi la validita' della Relativita' Generale 

https://it.wikipedia.org/wiki/Interferometro_di_Michelson 

All'interno di LIGO 

Quali sono gli sviluppi per aumentare le sensibilita' di questi osservatoti di Onde Gravitazionali ? 

Progetto di interferometro Europeo sotterraneo di terza generazione con tre bracci di 10km 

https://en.wikipedia.org/wiki/Einstein_Telescope

Progetto LISA : Interferometria laser spaziale con tre bracci da 5 milioni di kilometri !

https://it.wikipedia.org/wiki/LISA

Per approfondimenti e veri progetti interni di LISA consiglio la presentazione del Dott. Stefano Cesare : "Missioni Spaziali e Relatività  Generale": 

http://fisicaaiftorino.altervista.org/relazioni/2016/2016_Cesare.pdf

Diagramma spettrale di sensibilita' e frequenze ricevibili con i vari sistemi 

Quali sono le interferenze con sui devono combattere questi osservatori di Onde Gravitazionali ? 

Quale e' il "suono" delle Onde Gravitazionali rivelate durante questo l'evento specifico ?

Come si vede dagli spettrogrammi a cui e' stata sovrapposto anche il segnale nel dominio del tempo 

( come se fosse visto all' oscilloscopio ) , per questo evento di "fusione" ( coalescenza )  di buchi neri ,le frequenze al di sopra del rumore  in rapida a scesa sono tra circa 30 e 500 Hz , "ascoltabili" ad orecchio .

Nel collegamento seguente , il segnale ricevuto viene ripetuto alcune volte in originale e poi anche moltiplicando le frequenze per renderle piu' facilmente udibili .

Qualcosa di conosciuto ai Radioascoltatori in quanto simile ai segnali doppler chirp delle ionosonde in HF o del passaggio di meteore rivelate con Graves od altri segnali , come da numerose pubblicazioni sul Blog .

IL SUONO DELLE ONDE GRAVITAZIONALI EMESSE DA DUE BUCHI NERI CHE SI "FONDONO" TRA DI LORO :

http://www.space.com/31916-what-gravitational-waves-sound-like-video.html

Una bella domanda : ma due buchi neri che si "fondono" non emettono onde radio , luce , raggi X o Gamma , in modo tale che sia possibile cercare controparti non gravitazionali del fenomeno ? 

In teoria no .

La massa persa si tramuta totalmente in Onde Gravitazionali .

Chi emette grandi quantita' di queste radiazioni "classiche" sono le esplosioni di stelle "supernove" che collassano su se stesse una volta finito il combustibile nucleare fissile e spargono i resti leggeri implodendo , lasciando come resti al centro una stella a neutroni od un buco nero :

https://it.wikipedia.org/wiki/Supernova

Nebulosa del Granchio : resti dell' esplosione di una supernova nel 1054 D.C. , ai tempi con una luminosita' tale da essere osservabile ad occhio nudo dalla terra 

Oppure i Quasars ( Quasi Stellar Objects ) , rompicapo per gli astrofisici degli anni 80 .

Si tratta di lontanissimi e quindi vecchissimi nuclei galattici attivi , in pratica con un buco nero rotante ( come tutti ) al centro che continua ad inghiottire materia leggera sparsa attorno .

La materia nell'accelerare a velocita' relativistica in caduta verso il buco nero , emette quantita' di radiazioni di tutti i tipi . Attorno ai poli del buco nero rotante esiste una zona in cui la materia non viene inghiottita , ma viene sparata per effetto fionda in getti, sempre a velocita' relativistiche , irradiando quantita' inimmaginabili di radiazioni di tutti i tipi ( dell' ordine di 100 galassie assieme ) .

https://it.wikipedia.org/wiki/Quasar

http://archive.oapd.inaf.it/othersites/sc/starchild/universe_level2/quasars.html

Continua ....

   

Capiamo come si generano le Onde Gravitazionali e come riceverle - 2a puntata

Faccio seguito alle precedenti pubblicazioni seguenti l'annuncio della ricezione di Onde Gravitazionali con la seconda puntata della seconda pubblicazione  .
Indirizzi delle precedenti pubblicazioni .

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/02/ricezione-di-onde-gravitazionali.html

http://air-radiorama.blogspot.it/2016/03/capiamo-come-si-generano-le-onde.html

Il tutto sempre impiegando le immagini della presentazione del Prof. Attilio Ferrari , che ho potuto seguire grazie agli incontri dei seminari di aggiornamento dell' AIF - Associazione per l'Insegnamento di Fisica, di Torino con programma e presentazioni scaricabili all' indirizzo :

http://fisicaaiftorino.altervista.org/seminari/2015_2016_1.htm

Perche' questi esperimenti sono importanti ? 

Molto esemplificativa per chiunque l'analogia del quarto punto .

Attenzione che vale ovviamente sempre la legge della "diluizione" dell' onda su una superficie che aumenta con il quadrato della distanza e quindi la potenza ricevuta sara' sempre inversamente proporzionale al quadrato della distanza .

In caso contrario l'evento osservato ci avrebbe distrutti ....

Quale e' il raggio di azione attuale di LIGO e del suo perfezionamento AdvLIGO (aLIGO) ?

Notare la scala di circa 100milioni di anni luce/cm

Possiamo definire da dove arrivano le Onde Gravitazionali ? 

In questo evento specifico , con due osservatori attivi in quel momento , possiamo avere qualche indicazione sulla direzione di provenienza delle Onde Gravitazionali ? 

Possiamo dedurre che le onde gravitazionali siano arrivate da  regioni dello spazio corrispondenti a tempi di arrivo uguali e quindi in forma di iperboli ( biangolazione ).

Sfortunatamente il terzo osservatorio non era attivo  .

Di seguito l'immagine di queste iperboli e della relativa zona di incertezza delle misure , proiettate sulla sfera celeste .

Per un approfondimento : 

http://www.space.com/31924-where-did-gravitational-waves-come-from-map.html

Come potrebbe essere esemplificata con un disegno , un'Onda Gravitazionale ? 

Dopo mesi di attenta analisi del segnale denominato GW150914 quale e' stato il sommario annuncio del gruppo di scienziati coinvolti ? 

Cosa stiamo facendo dal punto di vista teorico sperimentale a cento anni dalla formulazione della Teoria della Relativita' Generale ?

Continua ....

Capiamo come si generano le Onde Gravitazionali e come riceverle - 1a puntata

Faccio seguito alle precedente pubblicazione dell'annuncio della ricezione di Onde Gravitazionali all'indirizzo :
http://air-radiorama.blogspot.it/2016/02/ricezione-di-onde-gravitazionali.html

Per cercare di spiegare il fenomeno in termini il piu' possibile semplici ed intuitivi , ho impiegato con le immagini della presentazione del Prof. Attilio Ferrari , che ho potuto seguire grazie agli incontri dei seminari di aggiornamento dell' AIF - Associazione per l'Insegnamento di Fisica, di Torino con programma e presentazioni scaricabili all' indirizzo :

http://fisicaaiftorino.altervista.org/seminari/2015_2016_1.htm


Cosa puo' determinare le emissione di Onde Gravitazionali ?  

Lo spostamento di grandi masse con varie velocita' quali :

Analogamente alle onde elettromagnetiche che sono generate del movimento di cariche elettriche , le onde gravitazionali , sono generate del movimento di masse .

Quali sono le frequenze possibili di queste Onde Gravitazionali e le potenze ricevibili dalle possibili sorgenti di cui sopra ? 

Lo si desume dalle immagini sottostanti :

Quali sono i "ricevitori" che possiamo usare per ricevere ( o misurare effetti indotti )  le Onde Gravitazionali e a che frequenze ? 

Lo si desume dalle immagini sopra e sotto :

A) Interferometri ottici terrestri ( gia' in funzione LIGO e VIRGO ed in preparazione il miglioramento aLigo ) : 1Hz -100kHz
B) Interferometri ottici spaziali eLisa e LISA ( attualmente in test LISA Pathfinder , esperimento precursore di LISA ) previsti attivi nel 2034 : 10uHz-1Hz ( periodi di 1 giorno - 1 secondo )
C) Osservatori di variazioni di periodi di Pulsar ( 1 mese - 100 anni ) - EPTA-IPTA
https://en.wikipedia.org/wiki/International_Pulsar_Timing_Array
D) Satelliti che misurano la polarizzazione della radiazione di fondo dell' Universo - COBE - WMAP e successori futuri .

Prime conclusioni : 

- Lo spettro delle frequenze delle possibili Onde Gravitazionali e' a frequenze relativamente basse se non a periodi estremamente lunghi ,se non pari alla eta' dell'universo ....
- La ricezione delle Onde Gravitazionali e possibile tramite giganteschi Osservatori terrestri o spaziali e tramite ricezione diretta delle Onde Gravitazionali ( casi A e B ) , o tramite misurazione di fenomeni indotti ( casi C e D)

Prima della ricezione diretta delle Onde Gravitazionali , sono state effettuate misurazioni di fenomeni indotti riconducibili alle Onde Gravitazionali ?

Si , gia' tra il 1974 e 2005 e' stata osservata la rotazione di due stelle in un sistema binario la cui diminuzione del periodo di rotazione corrispondeva perfettamente con la previsione di emissione di energia tramite Onde Gravitazionali .

Cosa e' stato osservato recentemente dai due Osservatori interferometrici LIGO distanti tra di loro circa 3000 km e come si "sposa" con la "modulazione" dello spazio da parte di un' Onda Gravitazionale ? 

Dalle immagini :

I segnali ricevuti , le simulazioni e le sovrapposizioni dei due osservatori , combaciano perfettamente tenendo conto del tempo di propagazione della Onde Gravitazionali che e' pari alla velocita' della luce e su una distanza di 3000 km e' pari a 10uS .Sono state esclusi in tal caso disturbi locali .

Lo spettro del segnale ricevuto negli ultimi 200mS .

Cosa ha potuto generare un' Onda Gravitazionale con una forma simile ? 

I calcoli e le simulazioni ( sovrapposte nelle figure precedenti ) indicano che un Onda Gravitazionale con tale " firma" puo' essere generata da due buchi neri con masse pari a 36 e 29 masse solari , ruotanti uno attorno all'altro come nella figura .

La perdita di energia dovuta all'emissione di onde gravitazionali fa si che in un fenomeno lento e poi a "valanga" il raggio dell'orbita relativa dei due buchi neri diventi sempre minore e sempre maggiore la velocita' di rotazione e quindi la velocita' relativa , finche' i due buchi neri non si uniscono assieme. 

Il picco massimo della emissione di onde gravitazionali si ha quando la velocita' media della massa rispetto al raggio medio delle distanze e' massimo e cioe' quando i buchi neri si "toccano"ed il fenomeno raggiunge il "parossismo" .

La velocita' periferica come da grafico e' stata in questo caso di circa il 42% della velocita' della luce 

Cosa avrebbe potuto vedere ( al rallentatore ) un eventuale osservatore nelle varie fasi ? 

I parametri del fenomeno ( conle relative fascie di errori stimati ) :

Epilogo : 

Due buchi neri con masse pari a 29 e 36 masse solari ruotano tra di loro a velocita' relativistiche
( non trascurabili rispetto alla velocita' della luce ) e si fondono in un solo buco nero rotante a 0.67 volte la velocita' della luce .
La massa totale del buco nero finale e' pari a 62 masse solari invece che la somma delle mase dei buchi neri costituenti ( 29+36 = 55 ) .

Il fatto " sconvolgente  " per i profani come me : 

Durante il fenomeno l'equivalente di 3 masse solari viene convertito (in circa 200ms) in onde gravitazionali che , in accordo con la Relativita' Genarale , vengono irradiate sotto forma di deformazione dello spazio .
A calcoli fatti , un energia pari a quella emessa da centomila miliardi di miliardi di Soli ....

Dal calcolo della energia emessa , e di quella ricevuta , dal momento che anche le onde gravitazionali si distribuiscono e " diluiscono" su una superficie e quindi con una semplice legge proporzionale
all' inverso del quadrato della distanza ( come le onde luminose , radio e tante altre ) , si e' derivata la distanza a cui e' avvenuto il fenomeno : 419 Megaparsec , corrispondenti a circa 1400000 ( un milione e quattrocentomila) Anni Luce .

Da questa distanza si calcola , tramite la costante cosmologica , il cosiddetto " redshift" ( spostamento doppler verso il rosso di una ipotetica sorgente luminosa ) che risulta di  0,09 .

Il tutto e' coerente alla fascia di distanze alle quali questi fenomeni di "coalescenza" di buchi neri con tali masse sono previsti della teoria dell' evoluzione dell' Universo .

Continua ......