Progetto REINFORCE: “citizen science” al servizio dell’Universo

Coordinato dall’Osservatorio Gravitazionale Europeo EGO, con la partecipazione di parteners internazionali e dei ricercatori del Dipartimento di Fisica dell’Università di Pisa, REINFORCE è un progetto di citizen science, ovvero di “scienza partecipata”, focalizzato sullo studio del cosmo, in cui tutti sono chiamati a dare un contributo allo studio di onde gravitazionali, particelle e luce.

La citizen science costituisce un approccio nuovo e partecipato alla ricerca scientifica, in cui proprio tutti possono dare un contributo importante. Grazie al fondamentale contributo di questi “cittadini-scienziati” è stato ad esempio in passato possibile scoprire nuovi pianeti extrasolari, oppure nuove specie di animali. Con il progetto REINFORCE si mira a coinvolgere ancora di più le persone comuni nella ricerca in fisica e nello studio delle onde gravitazionali, una delle frontiere più nuove nello studio dell’Universo.

Ma come si può partecipare in concreto al progetto? I cittadini potranno contribuire allo studio e all’ottimizzazione di Virgo, il più grande rivelatore di onde gravitazionali in Europa, ospitato a EGO, presso Cascina. Sarà ad esempio possibile identificare le principali sorgenti di rumore, in particolare i cosiddetti glitch, segnali presenti nel rivelatore che peggiorano la qualità dei dati e possono confondersi con segnali di tipo astrofisico. Il segnale provocato dalle onde gravitazionali è debolissimo, e riuscire a catturarlo è come riuscire a sentire cadere un fiammifero in una sala di una discoteca. Per riuscirci dobbiamo identificare e rimuovere la musica, la voce delle persone e tutti gli altri “rumori” che coprono il suono che stiamo cercando. Analogamente, per rendere ancora più sensibile Virgo dobbiamo studiare ed eliminare le sorgenti di rumore ambientale, e a questo scopo l’aiuto degli appassionati può essere molto importante.

Per fare un esempio concreto, i collaboratori esamineranno estratti dei dati raccolti da Virgo e sarà chiesto loro di individuare visivamente i punti in cui ci sono segnali di interferenza, che possono essere causati non da fenomeni cosmici ma da sorgenti “terrestri” come microsismi, temporali o piccoli movimenti nei componenti ottici del rivelatore. La caratterizzazione dei glitch e delle altre sorgenti di rumore sarà utilizzata per sviluppare nuovi algoritmi di machine learning, e questo lavoro collaborativo aiuterà a migliorare la sensibilità del rivelatore ai segnali gravitazionali, spingendo ancora più lontano il nostro sguardo nel cosmo.

“Rendere accessibili i dati unici di queste ricerche a una platea molto più ampia è uno strumento formidabile per avvicinare sempre più persone alle sfide affascinanti e visionarie della scienza, a cui possono per altro contribuire concretamente – sostiene Stavros Katsanevas, direttore di EGO – Ad esempio la rivelazione dei segnali delle onde gravitazionali, da parte di LIGO e Virgo, è stata spesso metaforicamente battezzata come primo ascolto del ‘suono’ dell’Universo. Nel progetto REINFORCE abbiamo immaginato di rendere effettivamente udibili, ovvero di trasformare in suoni, i dati raccolti dagli interferometri gravitazionali, in modo da permettere di discernere i segnali e i rumori tramite l’ascolto. Questo per altro ci permetterà di coinvolgere nel nostro programma anche le persone non vedenti, che potrebbero rivelarsi più brave di chi vede ad ascoltare gli echi del cosmo”. Parte degli sforzi di REINFORCE, infatti, sono volti a migliorare l’accessibilità di tutti a questi progetti, compresi quindi i cittadini scienziati con disabilità visive e uditive.

Del resto, per partecipare non è fondamentale avere una specifica formazione scientifica e tutti possono dare il loro contributo.

Il progetto REINFORCE si articola su quattro tematiche legate alla fisica moderna: oltre alle onde gravitazionali, prevede lo studio di neutrini di origine astrofisica, delle particelle elementari e di raggi cosmici per studi archeologici, geologici e vulcanologici. REINFORCE vanta un’importante collaborazione con Zooniverse la principale piattaforma di citizen science al mondo, che ha lanciato più di 250 progetti che spaziano dall’astronomia alla zoologia. Lo sviluppo di REINFORCE beneficerà anche dell’esperienza maturata da GravitySpy, un progetto di citizen science sviluppato dai colleghi americani dell’esperimento LIGO, di cui vuole essere complementare. Il risultato saranno quattro portali interattivi con i quali tutti i “cittadini-scienziati” interessati potranno dare il loro contributo a queste ricerche.