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Il Tetrahedron Constellation Gravitational Wave Observatory (TEGO) rileverebbe le onde gravitazionali attraverso quattro satelliti che formano una struttura tetraedrica nello spazio.
Ricercatori in Cina hanno proposto un nuovo osservatorio di onde gravitazionali per cercare crepe nella teoria della relatività generale di Einstein.
Il Tetrahedron Constellation Gravitational Wave Observatory (TEGO) rileverebbe le onde gravitazionali attraverso quattro satelliti che formano una struttura tetraedrica nello spazio.
I sostenitori del piano concettuale affermano che TEGO offre vantaggi significativi rispetto ai progetti che consistono in una configurazione triangolare di tre satelliti.
Le onde gravitazionali sono distorsioni dello spazio-tempo che si verificano quando corpi massicci, come i buchi neri, vengono accelerati.
Sono stati rilevati per la prima volta nel 2016 dai ricercatori che lavorano all’Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (aLIGO) situato a Hanford, Washington e Livingston, in Louisiana.
L’attuale progetto di punta per un rivelatore di onde gravitazionali spaziale è l’antenna spaziale LISA (Laser Interferometer Space Antenna).
Guidato dall’Agenzia spaziale europea, dovrebbe essere lanciato nel 2035 e operativo per almeno quattro anni, con un costo stimato di 1,5 miliardi di euro.
LISA comprende tre satelliti identici in un triangolo equilatero nello spazio, con ogni lato del triangolo che si trova a 2,5 milioni di chilometri, più di sei volte la distanza tra la Terra e la Luna.
Mentre gli strumenti terrestri rilevano onde gravitazionali con una frequenza da pochi Hz a un KHz, una missione spaziale potrebbe raccogliere onde gravitazionali con frequenze comprese tra 10–4–10–1 Hz.
La Cina ha due proposte per una missione spaziale di onde gravitazionali.
Soprannominati TAIJI e TianQin, saranno lanciati nel 2030 e, come LISA, sono costituiti da tre veicoli spaziali in una formazione triangolare separati ciascuno da 2,5 milioni di km.
Secondo Hong-Bo Jin dell’Osservatorio Astronomico Nazionale, Accademia Cinese delle Scienze, a Pechino, uno svantaggio di una matrice triangolare è che quando la direzione di propagazione dell’onda gravitazionale come onda trasversale è parallela al piano del triangolo, è più difficile rilevare la fonte dell’onda gravitazionale.
Una configurazione tetraedrica potrebbe aggirare questo problema, mentre Jin afferma che un ulteriore vantaggio sono le combinazioni extra di percorsi ottici possibili con sei bracci.
Ciò significa che potrebbe essere sensibile a sei modalità di polarizzazione delle onde gravitazionali.
La teoria della relatività generale di Einstein prevede che le onde gravitazionali abbiano solo due modi di polarizzazione tensoriale, quindi qualsiasi rilevamento dei cosiddetti modi di polarizzazione vettoriale o scalare potrebbe segnalare una nuova fisica.
“Il rilevamento delle onde gravitazionali basato sulla configurazione TEGO potrebbe rivelare più modalità di polarizzazione delle onde gravitazionali, il che favorisce l’approfondimento della nostra comprensione della relatività generale e la rivelazione dell’essenza della gravità e dello spaziotempo”, afferma Jin.
Eppure un tale progetto avrà dei costi. Dato che l’attrezzatura per TEGO, compresi i telescopi e i banchi ottici, è il doppio di quella di una configurazione triangolare, le stime per una configurazione tetraedrica potrebbero anche essere doppie.
Sebbene TEGO abbia un percorso tecnico separato da quello di TAIJI, Jin afferma che può “fare riferimento” ad alcune delle sue tecnologie mature.
Dato che molte tecnologie devono ancora essere dimostrate e sviluppate, tuttavia, TEGO non ha una tempistica specifica per quando potrebbe essere lanciato.
Il fisico italiano delle onde gravitazionali Stefano Vitale, ex ricercatore principale della missione LISA Pathfinder, ha detto a Physics World che le configurazioni “poliedriche” dei rivelatori di onde gravitazionali “non sono nuove” e sono molto più difficili da implementare rispetto a LISA.
Aggiunge che anche l’allineamento di una configurazione a tre satelliti come LISA è “estremamente impegnativo” ed è qualcosa che la comunità aerospaziale non ha mai provato prima.
«Andare fuori piano, come vogliono fare i colleghi di TEGO, con i telescopi aggiuntivi, apre un capitolo completamente nuovo [e] non può essere considerato incrementale rispetto a LISA», aggiunge Vitale.
Immagine: Hong-Bi Jin
