La quantità di dati che la maggior parte degli esperimenti di fisica delle particelle e di astrofisica devono gestire ed analizzare è immensa. Questo è ormai risaputo, infatti progetti come LHC hanno investito numerosissime risorse per lo sviluppo di nuovi metodi di utilizzo delle risorse computazionale (come ho già accenntato nel post sul progetto Grid) e nella collaborazioni con note aziende informatiche (come spiegato nell’interessantissimo articolo di A. Bordin su Hardware Upgrade). Oltre a costosissimi supercomputer e centri di calcolo, però, esiste anche un sistema più economico a cui la scienza può ricorrere per analizzare immense quantità di dati: BOINC, il calcolo distribuito.
Sono sicura che molti di voi conoscono l’argomento molto meglio di me, come dimostrato dall’attiva sezione di Hardware Upgrade su questo argomento. Vorrei però attrarre la vostra attenzione su un risultato particolare ottenuto proprio grazie a questo sistema: il 12 Agosto 2010 è stato pubblicato su Science il primo risultato ottenuto grazie al progetto Einstein@home: la scoperta della pulsar PSR J2007+2722 – una stella a neutroni che effettua 41 rotazioni attorno al proprio asse ogni secondo (pensate per confronto che la Terra fa un giro ogni 24 ore!). La pulsar è a circa 17mila anni luce di distanza da noi, nella costellazione Vulpecula. Chris e Helen Colvin, provenienti dalla città Ames in Iowa e Daniel Gebhardt, dell’Università di Mainz, hanno elaborato sul proprio computer di casa i dati necessari per effettuare quest’importante scoperta.
Einstein@Home, con base al Center for Gravitation and Cosmology all’Università del Wisconsin, Milwaukee, e al Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, Hannover), è un progetto che permette a chiunque di donare parte della capacità computazionale del proprio PC per analizzare dati dell’esperimento LIGO: un interferomento molto simile a quello costruito a Cascina, vicino a Pisa, chiamato VIRGO. Entrambi gli osservatori si prefiggono di rivelare le “onde gravitazionali“, onde che la relavità generale di Einstein prevede vengano emesse durante esplosioni che coinvolgono grandi quantità di massa.
Da Marzo 2009, Einstein@home dedica circa un terzo del proprio potere computazionale per analizzare i dati ottenuti con un altro strumento, il radiotelescopio dell’Arecibo Observatory situato a Porto Rico, nei Caraibi, e gestito dall’Università di Cornwell. Questo radiotelescopio è il più grande e più sensibile al mondo, e osserva nella frequenza radio stelle chiamate “pulsars”. Quando una stella particolarmente massiva giunge alla fine del proprio ciclo vitale, ovvero quando l’energia generata dalla fusione nucleare che normalmente controbilancia la pressione gravitazionale, quest’ultima prende il sopravvendo, e la stella collassa su se stessa. Con l’aumentare della densità, i protoni e gli elettroni si combinano assieme per generare neutroni e, alla fine (quando la stella raggiunge un diametro di circa 20 chilometri) la sua intera massa, circa il doppio di quella del Sole, è composta esclusivamente da neutroni. Quando una stella a neutroni possiede un intensissimo campo magnetico, viene detta Pulsar. Infatti il campo magnetico intenso, unito all’elevatissima velocità di rotazione della stella, fa sì che gli elettroni liberi vicino alla superficie esterna della stella vengano accelerati ed emettano una radiazione fortemente polarizzata. Questa radiazione arriva a noi ad intervalli regolari, con degli impulsi scanditi dal periodo di rotazione della stella (da cui il nome Pulsar).
Il segnale emesso dalle Pulsars è particolamente caratteristico, ma anche molto debole, rendendo questi oggetti di difficilissima osservazione. Pulsars esterne alla nostra Galassia sono praticamente invisibili ai nostri strumenti. Inoltre, sebbene si sappia che la stragrande maggioranza delle stelle a neutroni faccia parte di un sistema binario composto da due stelle orbitanti l’una attorno all’altra, delle 1800 Pulsars osservate finora, solo una minoranza fanno parte di un sistema binario. Questo perché le interferenze generate dalla stella compagna rendono ancora più complicata l’osservazione.
Lo studio delle Pulsars è di grande importanza per la comprensione dell’Universo, perché potrebbe rappresentare la chiave per capire i meccanismi di accelerazione di particelle cariche presenti nella zona esterna di queste stelle, mettendo luce su fenomeni ancora non del tutto compresi, come i Gamma-Ray Bursts. Lo studio della formazione delle stelle a neutroni, inoltre, così come il loro comportamento quando accompagnate da una stella a neutroni compagna o addirittura da un buco nero, può aiutarci a comprendere l’emissione di onde gravitazionali, la chiave di volta per la dimostrazione della relatività generale e della natura stessa del nostro Universo.
Chiunque può dare il proprio contributo, mettendo a disposizione il proprio computer partecipando al progetto Einstein@home, come spiegato nella pagina ufficiale.
