Individuato un lampo di raggi gamma 400 quadrilioni di volte più luminoso del Sole

Gli scienziati del Purple Mountain Observatory (PMO) dell’Accademia Cinese delle Scienze e dell’Istituto Nazionale di Astrofisica hanno introdotto un nuovo metodo per misurare le sorgenti moderatamente sature del telescopio ottico ultravioletto a bordo del del satellite Swift (Swift/UVOT). Hanno inoltre identificato GRB 220101A come un bagliore ultravioletto/ottico più luminoso mai scoperto, essendo addirittura 400 quadrilioni di volte più luminoso del Sole. I risultati sono stati pubblicati recentemente sulla rivista Nature Astronomy.

I lampi di raggi gamma (GRB) sono le esplosioni più violente dell’universo. La loro radiazione avviene principalmente nella banda dei raggi gamma molli e dura brevemente: da qualche secondo, massimo a qualche ora. L’immessione immediata è quindi seguita dall’emissione di raggi x, ottica e radio, un processo che può durare settimane, se non addirittura anni.

Record di luminosità

L’immediata emissione ottica di GRB 080319B stabilisce il record di luminosità in tutto l’universo per un’emissione ottica/ultravioletta nel 2008. Era così brillante che un osservatore in un luogo buio poteva vederlo ad occhio nudo. La radiazione del bagliore ottico proveniente dal GRB 080319B ha tracciato la curva della luce dei raggi gamma e quindi l’attività del motore centrale. Ma ora GRB 220101A ha battuto il record precedente. 

Il giorno di Capodanno del 2022, il satellite Swift ha rilevato una nuova esplosione, GRB 220101A. Il redshift di GRB 220101A è stato misurato a 4.618. Con uno spostamento verso il rosso così elevato, i fotoni ottici osservati si trovavano nella banda dell’ultravioletto e soffrivano di un assorbimento molto grave. Di conseguenza, il flusso di radiazione intrinseco era circa 100 volte superiore al valore osservato. Appena 79 secondi dopo lo scoppio, Swift/UVOT ha eseguito una rapida osservazione di 150 secondi in modalità evento nella banda bianca.

L’analisi fotometrica condotta dai ricercatori

I ricercatori hanno poi condotto un’analisi fotometrica ad alta risoluzione temporale che ha rivelato una rapida evoluzione del flusso. In particolare, nel momento di picco, il telescopio UVOT era già moderatamente saturo. Il professor Fan Yizhong, attivo presso il PMO, nonché autore dello studio, ha spiegato tramite alcune dichiarazioni riportate da SciTechDaily: “Abbiamo proposto un metodo di elaborazione per i dati UVOT, basato sulla funzione di diffusione del punto del telescopio, e verificato che fornisca effettivamente misurazioni di flusso affidabili”. 

Dopo le opportune correzioni di distanza e assorbimento, la magnitudine assoluta dell’emissione ultravioletta/ottica di GRB 220101A ha raggiunto -39,4, rendendola l’unica sorgente fino ad oggi con una magnitudine assoluta più luminosa di -39. “È anche la prima volta che si rileva un bagliore ultravioletto/ottico estremamente energetico con un telescopio spaziale”, ha aggiunto il prof. Fan.

Una luminosità che ha superato quella del Sole

La luminosità di GRB 220101A è circa 400 quadrilioni di volte quella del Sole, superando il record detenuto da 14 anni da GRB 080319B. Suggerisce anche un nuovo processo astrofisico, dimostrando la diversità delle origini fisiche dei lampi ottici-ultravioletti super luminosi. Si prevede che il satellite Cina-Francia Space Variable Objects Monitor (SVOM), il cui lancio è previsto per l’inizio del 2024, sarà in grado di rilevare brillamenti ultravioletti/ottici estremamente energetici con spostamenti verso il rosso ancora più elevati.

Differenze tra raggi

Visto che li abbiamo menzionati, ecco una breve spiegazioni delle differenze tra raggi gamma, raggi X e raggi ultravioletti:

1. Raggi Gamma (γ):

   • Origine: I raggi gamma sono una forma di radiazione elettromagnetica ad alta energia che si origina da processi nucleari, come la radioattività, le reazioni nucleari e le esplosioni di supernove.
   • Energia: Hanno la più alta energia tra i tre e possono essere estremamente penetranti.
   • Interazione con la materia: Interagiscono fortemente con la materia, causando danni cellulari e ionizzando atomi.
   • Utilizzo: Sono utilizzati in medicina per la radioterapia, in astrofisica per studiare eventi cosmici ad alta energia e in applicazioni industriali per il controllo di qualità e l’ispezione di materiali.

2. Raggi x (X-ray):

   • Origine: I raggi x sono una forma di radiazione elettromagnetica ad alta energia prodotta quando gli elettroni ad alta velocità colpiscono un bersaglio metallico in un tubo a raggi x.
   • Energia: Hanno energia intermedia tra i raggi gamma e l’ultravioletto.
   • Interazione con la materia: Possono attraversare tessuti molli ma vengono assorbiti da tessuti più densi, come ossa e metalli.
   • Utilizzo: Trovano ampio impiego in medicina per diagnosticare fratture ossee, studiare organi interni e nella ricerca scientifica, così come in applicazioni industriali per l’ispezione non distruttiva.

3. Raggi Ultravioletti (UV):

   • Origine: I raggi ultravioletti sono una forma di radiazione elettromagnetica prodotta dal sole e da altre sorgenti luminose ad alta energia.
   • Energia: Hanno meno energia rispetto ai raggi x e gamma.
   • Interazione con la materia: Possono causare danni cellulari e contribuire alla formazione di abbronzatura e scottature sulla pelle umana.
   • Utilizzo: Trovano applicazione in fotografia, nella sterilizzazione di apparecchiature mediche e nella ricerca scientifica per studiare le interazioni tra la luce UV e la materia.