La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

La presentazione è in caricamento. Aspetta per favore

Studio delle onde gravitazionali G. Cella Virgo Collaboration – I.N.F.N. Pisa FRANCIA - CNRS ESPCI – Paris IPN – Lyon LAL – Orsay LAPP – Annecy OCA - Nice.

Presentazioni simili


Presentazione sul tema: "Studio delle onde gravitazionali G. Cella Virgo Collaboration – I.N.F.N. Pisa FRANCIA - CNRS ESPCI – Paris IPN – Lyon LAL – Orsay LAPP – Annecy OCA - Nice."— Transcript della presentazione:

1 Studio delle onde gravitazionali G. Cella Virgo Collaboration – I.N.F.N. Pisa FRANCIA - CNRS ESPCI – Paris IPN – Lyon LAL – Orsay LAPP – Annecy OCA - Nice ITALIA - INFN Firenze-Urbino Frascati Napoli Perugia Pisa Roma Incontri di Fisica delle Alte Energie Maggio Napoli Olanda - NIKHEF

2 Natura delle onde gravitazionali Matter tells the spacetime how to curve, and curved space tells to matter how to move (J. Weeler) Equazione non lineare, difficile da risolvere se non in casi con particolare simmetria Equazione linearizzata: Usuale equazione d’onda per il campo Ci sono effetti misurabili? Scala tipica per un’onda gravitazionale Superficie nana bianca

3 Onde gravitazionali: rivelazione Bondi (1957) Weber (1966) Rivelatori interferometrici

4 Soluzioni dell’equazione d’onda gradi di libertà Binaria coalescente nel Virgo Cluster: M ~ 1.4 M, R ~ 20 km, f ~ 400 Hz, r ~ 15 Mpc

5 Un network di rivelatori 600 m TAMA 300 m 4 & 2 km 4 km AIGO 3 km

6 Virgo: lo schema ottico

7 Rumore sismico Obiettivi: 3. Avere una risposta lineare 2. Minimizzare il rumore 1. Massimizzare il segnale 4. Avere una risposta stazionaria Locking! Ampiezza spettrale del rumore Hz -1/2

8 Rumore termico 1. Teorema di Fluttuazione-Dissipazione 2. Principio di equipartizione Materiali migliori Montaggi migliori Temperature più basse

9 Rumore termico

10 Rumore ottico Shot noise = fluttuazione quantistica dei modi e.m. dell’apparato

11 Sensibilità: riepilogo Sismico Termico Shot Quale è la situazione attuale dei detector esistenti?

12 Sensibilita’ attuale

13 Sorgenti Coalescenze binarie Coalescenze binarie –NS-NS –NS-BH –BH-BH Sorgenti periodiche Sorgenti periodiche –Pulsar Sorgenti impulsive Sorgenti impulsive –Bursts Background stocastico Background stocastico –Cosmologico –Astrofisico

14 Coalescenze binarie Approssimazione Newtoniana

15 Coalescenze binarie: rivelazione Anche la fase è nota perturbativamente: Dobbiamo perdere meno di  /2 durante il tempo di integrazione…. Approccio ottimale: Filtro di Wiener

16 Coalescenze binarie: rivelazione Rate atteso: 3/yr in 40  200 Mpc Grishchuk et al. Astro- ph/ GLRT Rivelabilità: 20 Mpc

17 Sorgenti periodiche (pulsar) Segnale sinusoidale, eventualmente 2 armoniche. Segnale sinusoidale, eventualmente 2 armoniche. Nella nostra galassia (>10 5 ). Le più accessibili distribuite isotropicamente. A volte sono note. Nella nostra galassia (>10 5 ). Le più accessibili distribuite isotropicamente. A volte sono note. Frequenza inferiore: limitata dalla sensibilità. Frequenza inferiore: limitata dalla sensibilità. Frequenza superiore 1~2 kHz Frequenza superiore 1~2 kHz Ampiezza bassa: Ampiezza bassa: Modulate Doppler (movimento del detector) Modulate Doppler (movimento del detector) Spin-down (o anche spin-up) approssimativamente esponenziale Spin-down (o anche spin-up) approssimativamente esponenziale Modulazione intrinseca della frequenza (compagno o altro) Modulazione intrinseca della frequenza (compagno o altro) Modulazione di ampiezza (detector e intrinseca) Modulazione di ampiezza (detector e intrinseca) Glitches Glitches

18 Sorgenti periodiche:rivelazione Le sorgenti periodiche possono essere rivelate da una singola antenna con certezza (se la sensibilità è sufficiente). La probabilità di falso allarme in linea di principio può essere ridotta arbitrariamente.

19 Sorgenti periodiche: rivelazione Una blind search ottimale è irrealizzabile computazionalmente La demodulazione dipende dalla posizione Servono lunghi tempi di integrazione Data -> SFDB -> peak map -> Hough map Metodi sub-ottimali

20 Sorgenti impulsive Collasso di stelle massive Collasso di stelle massive –Supernove di tipo II –Formazione di buchi neri Instabilità in NS giovani Instabilità in NS giovani Mergers Mergers Ring down buchi neri Ring down buchi neri Altro …. Altro …. 50 ms10 ms 0.1 ms Supernove tipo II. Zwerger & Muller (A&A 97) Dimmelmeir et al (A&A 02) Formazione di buchi neri. Stark & Piran (PRL 95) Rivelazione: Forme d’onda non note Segnali di breve durata Presenza di non stazionarietà nell’apparato Coincidenze

21 Sorgenti impulsive: predizioni per le ampiezze

22 Sorgenti impulsive: ROCs

23 Sorgenti non stocastiche: riepilogo seismic thermal shot Rates: NS/NS: 0.3/year BH/BH: 0.6/year Bursts: più eventi l’anno. Emissione fortemente dipendente dal modello. 10 kpc Dimmelmeier et al. A&A 393 (02)

24 Background stocastico: rivelazione Sovrapposizione incoerente di molte sorgenti non risolvibili background cosmologico background astrofisico Rivelazione: discriminare tra due distribuzioni Gaussiane multivariate con diverse matrici di covarianza: Soluzione: correlatore ottimale Y 12

25 Background stocastico: overlap reduction function E’ necessario quindi correlare più detector: La funzione  esprime la coerenza tra i segnali accoppiati a diversi detector. SNR scala con   dipende dalla distanza tra i detector e della loro orientazione scala caratteristica di frequenza: f * = c/d Detector vicini: in fase su tutti i modi Detector lontani: modi differenti tendono a cancellarsi

26 Background stocastico: cosmologico 1 Virgo-like 2 Virgo-like Virgo+bar 2 Advanced LISA Upper Bounds: Cobe Bariogenesi Pulsars: millisecondi binarie Sorgenti: Inflazione Stringhe cosmiche Transizioni di fase Cosmologia di stringa

27 Background stocastico: astrofisico

28 Limiti superiori Limite superiore valutato su una banda di 100 Hz, in funzione della frequenza centrale della banda. Spettro di energia costante.

29 Conclusioni e prospettive Una lunga fase di preparazione sta per terminare Esperimenti complessi, interdisciplinari. Collaborazioni internazionali necessarie Nuova finestra sulla natura Dimostrata la fattibilità di detector di prima generazione, alla sensibilità di disegno e oltre Prossima generazione di detector (LISA, advanced): “guaranteed detection” E comunque….

30 The future of gravitational astronomy looks bright That the quest ultimately will succeed seems almost assured. The only question is when, and with how much further effort Interferometers should detect the first waves in 2001 or several years thereafter (…) 1995 Km-scale laser interferometers are now coming on-line, and it seems very likely that they will detect mergers of compact binaries within the next 7 years, and possibly much sooner Kip S. Thorne …siamo tradizionalmente ottimisti A number of coincident events have been observed, with extremely small probability that they are statistical J. Weber Grazie dell’attenzione


Scaricare ppt "Studio delle onde gravitazionali G. Cella Virgo Collaboration – I.N.F.N. Pisa FRANCIA - CNRS ESPCI – Paris IPN – Lyon LAL – Orsay LAPP – Annecy OCA - Nice."

Presentazioni simili


Annunci Google