Einstein@home

AMBITO: Astronomia, Fisica

Secondo Albert Einstein, noi viviamo in un universo pieno di onde gravitazionali. Egli suggerì che i movimenti degli oggetti pesanti, come i buchi neri e le stelle dense (come le pulsar), creano onde che deformano lo spazio e il tempo. Queste onde, tuttavia, sono molto difficili da rilevare. 

Per questo motivo Einstein@home usa le capacità di calcolo dei computer donate dai volontari di tutto il mondo per elaborare i dati provenienti dai rilevatori di onde gravitazionali.

La rilevazione di queste onde permetterebbe di confermare la correttezza della teoria di Einstein e di progredire enormemente nella conoscenza che abbiamo dell'Universo.

Utilizzando poi le nuove metodologie sviluppate all'Istituto Albert Einstein (AEI) in Germania, ora Einstein@home utilizza anche i dati di Arecibo alla ricerca di sistemi binari costituiti dagli oggetti più estremi che popolano l’universo: una stella a neutroni rotante (cioè una pulsar) orbitante attorno a un’altra stella a neutroni o attorno a un buco nero.

 

 

Einstein@home lancia una nuova sfida

 

 

 

Gravity: making waves (video in inglese)

 

 

 

Einstein@Home è un programma che usa i tempi di inattività del tuo PC per cercare stelle di neutroni in rotazione (note come pulsar) usando dati dai rilevatori di onde gravitazionali LIGO e GEO. Einstein@Home è un progetto nato nel 2005 (Anno Mondiale della Fisica - World Year of Physics) e supportato dalla American Physical Society (APS) e da un buon numero di organizzazioni internazionali.

Partecipare al progetto è semplice, basta seguire le indicazioni presenti al link "Join Einstein@Home". Einstein@Home ha client di elaborazioni per Windows, Linux e Macintosh OS X.

Einstein@Home è attualmente impegnato nella ricerca delle 840 ore di dati più significativi dal primo batch scientifico del rilevatore LIGO a sensibilità di design (S5). Per maggiori informazioni, il link "Science information" fa per te!

Bruce Allen, Professor of Physics, U. of Wisconsin - Milwaukee
Einstein@Home Leader for the LIGO Scientific Collaboration.

Scopo del progetto:
Il progetto Einstein@home si occupa della ricerca di onde gravitazionali generate da stelle pulsar. Le pulsar sono normali stelle che implodono nella loro stessa forza di gravità, hanno densità elevatissima e sono in rapida rotazione.
Queste stelle possono contenere la massa del sole, che è circa 330.000 volte quella della terra, in una sfera di soli 10 Km di raggio, paragonabili ad una piccola città, corrispondenti a più di dieci trilioni di volte la densità di piombo.
Esse hanno una regime di rotazione elevatissimo, il record attuale (PSR J1748-2446ad) ruota a circa 43000 giri al minuto.

 

Secondo la teoria della relatività di Einstein una stella pulsar agisce come un generatore di onde gravitazionali che comportano increspature nel tessuto spazio-tempo. Queste increspature, o onde gravitazionali, si allontanano dalla stella in tutte le direzioni alla velocità della luce, raggiungendo anche la Terra.
Il progetto Einstein@home ha proprio il compito di misurare il loro passaggio.

Attualmente ci sono due centri di ricerca, LIGO negli Stati Uniti e GEO600 che nasce da una collaborazione tra Germania e Inghilterra. In questi centri di ricerca sono operativi diversi rilevatori. Questi detector sono stati progettati per catturare onde gravitazionali da quattro possibili fonti: da un buco nero o stelle di neutroni, da un’esplosione di una supernova, da onde gravitazionali in generale e da pulsar.
Einstein@home è progettato per la ricerca di onde di questo ultimo tipo di sorgente: pulsar.

LIGO e GEO600 utilizzando degli enormi rilevatori detti interferometri.Questi interferometri misurano lo spazio-tempo mediante l’ausilio di un fascio laser.
La luce laser generata dall’interferometro viene divisa in due da uno specchio semi-trasparente, ogni fascio laser ottenuto viaggia in un proprio lungo braccio (si parla di kilometri) dove all’estremità viene nuovamente riflesso e ritorna indietro al primo specchio. Quando i due raggi si ricombinano tra loro generano una immagine in uscita dall’interferometro.
Se il raggio laser durante la sua corsa nei bracci dell’interferometro è stato soggetto a campi gravitazionali questo creerà delle oscillazioni nell’immagine finale.

Attualmente gli interferometri utilizzati dal centro di ricerca LIGO sono i più sensibili rilevatori di onde gravitazionali del pianeta.

Nel Novembre del 2005 è iniziata la fase di progettazione e verifica della sensibilità di questo strumento che dovrebbe durare sino ad Agosto del 2007.
Lavori di ricerca e sviluppo sono in corso per aggiornare gli strumenti. Dopo l'aggiornamento gli strumenti saranno sufficientemente sensibili che il mancato rilevamento di onde gravitazionali da alcune di queste fonti è così improbabile che si potrebbe contestare la teoria di Einstein dell'esistenza di onde gravitazionali!

La rilevazione elettronica del segnale luminoso ottenuto dall’interferometro può essere convertita anche in un segnale audio.
Einstein@home confronta un ipotetico campione di onda gravitazionale generata da una pulsar con i dati rilevati dall’interferometro.
In caso di una forte concordanza tra i due segnali questi verranno sottoposti ad un ulteriore controllo.
I requisiti di calcolo per identificare un segnale corrispondente ad una pulsar sono enormi e richiedono miliardi di calcoli che devono essere eseguiti per un gran numero di posizioni distinte del cielo.
GEO e LIGO apprezzano molto l'aiuto di decine di migliaia di partecipanti al progetto Einstein@ Home.
La loro speranza è quella di estendere il programma a una comunità molto più ampia nei prossimi anni.


Altre informazioni ed approfondimenti: (dai siti ufficiali e in inglese)

• Le finalità e le varie fasi del progetto
• Gli osservatori per onde gravitazionali ad interferometria laser LIGO e GEO 600
• Primo rapporto sulle analisi delle S3
• Rapporto finale sulle analisi delle S3
• Documento sulle analisi delle S4

Stato del progetto: progetto attivo

Iscrizione libera.

Requisiti minimi: nessuno

Gli sviluppatori non segnalano requisiti minimi da rispettare.

Screensaver: disponibile

Lo Screensaver di Einstein@Home ha tutta una serie di elementi collegati alla ricerca della radiazione gravitazionale dalle sorgenti periodiche come le pulsar. L'elemento principale dello screensaver è una sfera rotante che mostra le costellazioni e la posizione dello zenith dei tre complessi scientifici di Einstein@Home. Le posizioni, relative alle stelle, dei tre complessi scientifici cambia periodicamente durante le 24 ore. Se vi trovaste in uno di questi siti, le stelle visibili sopra la vosta testa sarebbero quelle vicine al simbolo del complesso nello screensaver (sempre che l'ora e la timezone del vostro computer siano impostate correttamente). Viene inoltre mostrato la posizione delle pulsar e dei resti di supernova attualmente conosciuti e un "mirino" che indica la posizione oggetto, in quel preciso istante, della ricerca. Quando la grafica dello screensaver viene vista in una finestra a sè stante (e quindi non come screensaver) l'utente può controllare la visualizzazione delle sfera attraverso l'uso del mouse e della tastiera.

Stelle e Costellazioni: La sfera rotante mostra le stelle principali di ogni costellazione. Potreste aver problemi nel riconoscerle; infatti le vedrete al contrario di come vi appaiono normalmente ma solo perchè le state vedendo dall'esterno della sfera celeste. Potrete allora usare il mouse per zoomare all'interno della sfera celeste e le costellazioni vi appariranno di nuovo nella consueta posizione e orientamento.

Osservatori per onde gravitazionali: Ognuno dei marker a forma di "L" sulla sfera celeste rappresenta la posizione dello zenith (il punto del cielo direttamente sopra la vostra testa) per uno degli strumenti che raccoglie i dati analizzati da Einstein@Home. La forma ad "L" deriva dal fatto che i rilevatori sono interferometri di Michelson sostanzialmente composti da due bracci ortogonali di grandi dimensioni. I rilevatori sono orientati correttamente sulla sfera celeste ma ovviamente non sono in scala.

LIGO Hanford Observatory (LHO)
Hanford, Washington, USA, (N 46.45°, W 119.41°)
2 interferometri, uno con bracci da 4km (H1) e uno con bracci da 2km (H2)

Livingston, Louisiana, USA, (N 30.56°, W 90.77°)
1 interferometro con bracci da 4km (L1)

Hanover, Germany, (N 52.24°, E 9.81°)
1 interferometro con bracci da 600m

Pulsar e Resti di Supernove (SNRs): I punti viola rappresentano le pulsar conosciute, che sono state individuate per via elettromagnetica. Da notare come esse siano distribuite e concentrate nel piano della nostra galassia (la Via Lattea), principalmente verso il centro. Altri due piccoli gruppi di pulsar sono visibili nell'emisfero sud e corrispondono alle zone di cielo occupate dalle Nubi di Magellano (Grande e Piccola).

I punti rossi rappresentano invece i resti di supernova e anch'essi sono concentrati verso il centro della galassia. I resti di supernova sono molto interessanti per i cacciatori di onde gravitazionali perchè alcune di queste supernove possono aver dato origine ad una pulsar o ad una stella di neutroni ruotante, entrambe in grado di produrre onde gravitazionali periodiche. 

Il mirino di ricerca: Il marker arancione a forma di mirino rappresenta la posizione del cielo in corso di analisi. La sua posizione indicata in coordinate celesti (Ascensione Retta e Declinazione) è indicata anche nell'angolo in basso a destra. Durante le ricerche svolte nella workunit vedrete muovere questo marker da un punto all'altro della sfera celeste.

Controlli con mouse e tastiera:Quando la grafica viene vista in una finestra a sè stante (e non in modalità screensaver) potrete controllare la visualizzazione con il mouse. Per zoomare usate il pulsante destro del mouse, per ruotare la sfera celeste usate il pulsante sinistro.

Assegnazione crediti: variabili in base al tempo di elaborazione

Quorum = 2 (se è >1 le WU dovranno essere convalidate confrontando i risultati con quelli di altri utenti).

Applicazioni e WU disponibili: vedi scheda "Link"

 Cliccare sulle icone relative alle "Applicazioni" e allo "Stato del server" .

Sistemi operativi supportati: vedi scheda "Info tecniche"

Dati specifici sull'elaborazione: vedi scheda "Info tecniche"

Per ottenere dati sulla durata media dell'elaborazione, la RAM necessaria e la dead line, consultare la scheda "Info tecniche" qui a destra. Per informazioni particolareggiate (specifiche per applicazione e sistema operativo, intervallo di backup e crediti assegnati) rifarsi alla pagina dei risultati del progetto WUprop@home.

Problemi comuni: nessuno 

Non si riscontrano problemi significativi.

Supporto al progetto: supportato

Per unirsi al team BOINC.Italy consultare la scheda "Link" qui a destra cliccando sull'icona relativa al "JOIN" .

Referente/i: alfaumi

Se sei interessato al progetto e vuoi dare una mano diventando referente, contatta i moderatori in privato o attraverso le pagine del forum.

Statistiche interne: vedi scheda "Link"

 Cliccare sulle icone relative alle "Statistiche progetto" o alla "Classifica utenti" (solo per iscritti al team).

Statistiche BOINC.Stats: vedi scheda "Link"

 Cliccare sulle icone relative alle "Statistiche del team sul progetto" o alla "Classifica dei team italiani" .