L’Einstein Telescope: Una Nuova Era per l’Astrofisica e la Cosmologia
Nei prossimi due decenni, le osservazioni delle onde gravitazionali (GW) sono destinate a trasformarsi da un’iniziativa di scoperta a uno strumento di precisione per l’astrofisica, la cosmologia e la fisica fondamentale. Gli attuali rivelatori terrestri di seconda generazione hanno dimostrato l’esistenza di fusioni di binari compatti e hanno reso possibile l’astronomia multi-messaggera GW, ma rimangono limitati in termini di sensibilità, portata di redshift, copertura di frequenza e ciclo di lavoro. Queste limitazioni impediscono di affrontare molte domande fondamentali in cosmologia.
Entro gli anni 2040, i sondaggi elettromagnetici a largo campo avranno mappato l’universo luminoso con una profondità e precisione senza precedenti. Tuttavia, problemi chiave, tra cui la natura della materia oscura, l’origine fisica dell’accelerazione cosmica, le proprietà della gravità su scale cosmologiche e le condizioni fisiche dei primi momenti dopo il Big Bang, rimarranno solo parzialmente vincolati dalle sole osservazioni elettromagnetiche. I progressi su questi fronti richiedono l’accesso a processi fisici ed epoche che non emettono luce. Le onde gravitazionali offrono un canale osservativo unico e complementare: si propagano su distanze cosmologiche in gran parte inalterate dalla materia interposta, sondano ambienti astrofisici estremi e rispondono direttamente alla geometria dello spazio-tempo.
In questo contesto, osservatori GW di prossima generazione come l’Einstein Telescope (ET) saranno trasformativi per l’astronomia europea. Operando a sensibilità e frequenze superiori a quelle dei rivelatori esistenti, ET osserverà buchi neri binari e stelle di neutroni fino a redshift precedentemente inaccessibili, consentirà un monitoraggio continuo ad alto rapporto segnale-rumore delle sorgenti compatte e rileverà gli sfondi di onde gravitazionali di origine astrofisica e cosmologica. Insieme ai rivelatori spaziali, ET svolgerà un ruolo centrale nel far progredire la nostra comprensione dell’evoluzione cosmica e della fisica fondamentale.
Paper: ArXiv.org