Gli studiosi hanno assistito al BOAT, ovvero un Brightest Of All Time, l’evento cosmico più luminoso mai registrato, dimostrando il potere dell’astronomia nel dominio del tempo e multimessenger. Questo evento e altri simili hanno offerto approfondimenti sui processi dinamici dell’Universo e sul ruolo della collaborazione nella scoperta scientifica.
BOAT: il fenomeno più luminoso e raro di tutti i tempi
Il satellite Fermi Gamma-Ray della NASA e l’Osservatorio Neil Gehrels Swift hanno individuato un segnale insolitamente luminoso nello spazio e hanno inviato un avviso automatico agli scienziati del settore. Il canale chat Fermi del team di Lesage si è illuminato di messaggi mentre gli scienziati coordinavano la loro strategia di follow-up.
Tutti in quel gruppo hanno pensato che si trattasse di un fenomeno insolito e che fosse necessario qualcuno in grado di analizzare il BOAT.
Il BOAT si è rivelato essere un’esplosione cosmica che potrebbe essere stata la più brillante alle energie dei raggi X e dei raggi gamma dall’inizio della civiltà. Gli astronomi l’hanno soprannominata the Boat (la barca): “La più luminosa di tutti i tempi”.
Lesage ha condotto un’analisi dei dati di Fermi che ha dimostrato quanto il BOAT fosse realmente brillante. Più di 150 telescopi nello spazio e sulla Terra si sono susseguiti per ottenere maggiori dettagli sull’evento, tra cui: l’IXPE ( Imaging X-ray Polarimetry Explorer ) della NASA; il telescopio spaziale Hubble; il telescopio spaziale James Webb, nonché l’ XMM dell’Agenzia spaziale europea, Telescopio Newton.
Il BOAT è un esempio di quello che gli astronomi chiamano astronomia nel dominio del tempo e multimessenger. La parte “Dominio del tempo” si riferisce agli eventi che accadono nell’Universo che i telescopi possono osservare mentre si svolgono, come una supernova o la fusione di due stelle di neutroni.
“Astronomia Multimessenger” si riferisce alla varietà di “messaggeri” che forniscono informazioni dall’Universo, comprese tutte le forme di luce, particelle ad alta energia e le increspature nello spaziotempo chiamate onde gravitazionali.
Anche se può sembrare che l’Universo cambi molto lentamente, nell’arco di milioni o addirittura miliardi di anni, i suoi corpi celesti a volte producono cambiamenti significativi dell’ordine di giorni o addirittura di frazioni di secondi. I centri galattici si illuminano mentre i loro buchi neri centrali si nutrono di materiale cosmico e aspirano il plasma dalle stelle vicine.
Le stelle di neutroni si scontrano con i buchi neri, le stelle di neutroni si scontrano con le stelle di neutroni e i buchi neri si fondono con i buchi neri. Anche gli scontri distanti di oggetti celesti possono inviare potenti increspature che possono essere rilevate da telescopi e strumenti spaziali e terrestri. Molti di questi fenomeni, come il BOAT, sono imprevedibili in termini sia di dove che di quando potrebbero verificarsi.
BOAT: un evento straordinario ed imprevedibile
La NASA dispone di due satelliti “watchdog” con ampi campi visivi che inviano avvisi quando rilevano un improvviso schiarimento dei raggi gamma: Fermi e Swift. Il Gamma-Ray Burst Monitor e il Large Area Telescope di Fermi, nonché il Burst Alert Telescope di Swift, sono strumenti chiave che potrebbero essere i primi a osservare questi eventi.
“Quando accade qualcosa di imprevisto, quando qualcosa si verifica un’esplosione o qualcosa collassa, tutti questi strumenti di osservazione si innescano”, ha affermato Valerie Connaughton, che guida la squadra di astrofisica delle alte energie e la Time-Domain and Multimessenger Astronomy Initiative all’interno della Divisione di Astrofisica della NASA con Sede a Washington.
Una volta che gli scienziati ricevono un avviso sui loro computer e telefoni, potrebbero essere in grado di collaborare con altri telescopi per seguire l’evento. Utilizzando una varietà di diversi osservatori e strumenti spaziali per studiare gli eventi luminosi come il BOAT in gran parte imprevedibili, gli scienziati possono mettere insieme cosa, dove, quando e perché hanno osservato un “blip” nella consueta calma dello spazio.
Dopo aver confrontato le osservazioni del BOAT effettuate da numerosi telescopi, gli scienziati hanno stabilito che questa esplosione insolitamente luminosa è sopraggiunta da una supernova e, in particolare, dal collasso del nucleo di una stella massiccia che ha ruotato rapidamente. Successivamente, con i dati della missione NuSTAR della NASA , gli scienziati hanno scoperto che il getto di materiale emesso dalla stella in esplosione aveva una forma più sofisticata di quanto avessero ipotizzato inizialmente.
Appena cinque mesi dopo il BOAT, gli scienziati hanno ricevuto un avviso da Fermi relativo al secondo lampo di raggi gamma più luminoso osservato negli ultimi 50 anni. Questo segnale più recente, GRB 230307A, avvenuto nel Marzo 2023, è entrato a far parte della categoria dei lampi di raggi gamma “lunghi”, della durata di 200 secondi, rispetto ai 600 del BOAT.
Grazie ai dati a infrarossi del James Webb Space Telescope della NASA, gli scienziati hanno stabilito che GRB 230307A potrebbe aver avuto un’origine molto diversa: la fusione di due stelle di neutroni a circa un miliardo di anni luce dalla Terra. Inoltre, Webb ha rilevato il raro elemento tellurio, suggerendo che le fusioni di stelle di neutroni creano elementi pesanti come questo.
Questo risultato lascia ancora perplessi astronomi come Eric Burns, coautore dell’articolo GRB 230307A e membro del team Fermi presso la Louisiana State University. La fusione di stelle di neutroni non dovrebbe produrre lampi di raggi gamma così lunghi, e gli attuali modelli di fisica atomica non spiegano del tutto le lunghezze d’onda del medio infrarosso rilevate da Webb. Lo studioso spera che Webb ci aiuti a saperne di più su questo tipo di eventi nei prossimi anni.
“L’astronomia nel dominio del tempo ci consente di ottenere risposte fondamentali sulle proprietà dell’universo, sulla fisica fondamentale stessa e sull’origine degli elementi“, ha affermato Burns.
L’importanza dei Multimessenger nell’osservazione dei fenomeni come il BOAT
I “messaggeri” cosmici associati a fugaci segnali aiutano anche gli scienziati a ricostruire le loro origini. La scoperta iniziale delle onde gravitazionali nel 2015 da parte di LIGO, l’Osservatorio delle onde gravitazionali dell’interferometro laser, ha dimostrato che l’Universo poteva essere osservato in un modo completamente nuovo e ha dato inizio a una nuova era di possibilità per l’utilizzo di più messaggeri per studiare i segnali improvvisi nel Cosmo.
Nel 2017, gli scienziati hanno dimostrato questo potenziale combinando le osservazioni delle onde gravitazionali con i dati provenienti da diversi osservatori terrestri e spaziali per studiare una kilonova, o fusione di stelle di neutroni, chiamata GW170817. Tra le intuizioni emerse dallo studio approfondito di questa kilonova, Burns e colleghi l’hanno utilizzata per effettuare la prima misurazione precisa della velocità di gravità, “l’ultima grande conferma di una previsione di Einstein“, ha affermato.
“Questo approccio multimessenger è importante, anche quando non si dispone di un rilevamento“, ha affermato Michela Negro, astrofisica e assistente Professoressa alla Louisiana State University: “Aiuta davvero a escludere alcuni scenari, oltre a dirci qualcosa di nuovo quando abbiamo rilevamenti”.
Per Lesage, che sta scrivendo la sua tesi sul BOAT, l’astronomia nel dominio del tempo e multimessaggero è un’entusiasmante area di studio. Il BOAT stesso continua a tenere occupati lui e altri astronomi mentre osservano tutti i processi rivelati dalla luce eccezionalmente brillante proveniente da questo evento così raro. Ma sicuramente arriveranno eventi ancora più transitori, che terranno gli scienziati all’erta mentre li inseguono con un’ampia varietà di telescopi e strumenti.
