Emissione gamma vicino alla nostra galassia

Il misterioso bagliore è stato chiamato GRB 200415A. L'Inter Planetary Network (IPN), ha scoperto da dove proveniva il bagliore gigante

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Le esplosioni più potenti nell’universo sono i lampi di raggi gamma o GBR e il nostro pianeta viene investito ogni giorno da questi brevi flash di energia. Ma a volte, un intenso  bagliore come il GRB 200415A arriva nella nostra galassia, portando con sé un’energia che sminuisce quella prodotta dal nostro Sole.

GRB 200415A, come è stato dimostrato, proviene da una rara stella di neutroni chiamata magnetar. I GBR rilevati in passato provenivano da molto lontano, mentre GBR 200415A sembra provenire da relativamente vicino. Le emissioni di GRB possono interrompere la ricezione dei telefoni cellulari, ma possono anche portare interessanti informazioni sulle primissime fasi dell’universo.

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Come ha spiegato il prof. Soebur Razzaque dell’Università di Johannesburg.

“Il nostro Sole è una stella molto ordinaria. Quando muore, diventerà una stella gigante rossa. Dopodiché collasserà in una piccola stella compatta chiamata nana bianca. Ma stelle che sono molto più massicce del Sole giocare un finale di partita diverso”.

Razzaque guida un team che prevede il comportamento del GRB, la ricerca è stata pubblicata su Nature Astronomy il 13 gennaio 2021.

“Quando queste stelle massicce muoiono, esplodono in una supernova. Quello che rimane è una stella compatta molto piccola, abbastanza piccola da stare in una valle di circa 12 miglia (circa 20 km) di diametro. Questa stella è chiamata stella di neutroni. È così densa che solo un cucchiaio peserebbe tonnellate sulla Terra”.

Sappiamo da tempo che le supernove emettono lunghi GRR che durano più di due secondi. Nel 2017, è stato scoperto che due stelle di neutroni in orbita una intorno all’altra, possono emettere un GRB breve. L’esplosione del 2017 è arrivata da un luogo distante 130 milioni di anni luce dal sistema solare.

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Ma questo non potrebbe spiegare nessuno degli altri GRB che i ricercatori potrebbero rilevare nel nostro cielo quasi quotidianamente.

La situazione è cambiata alle 4:42 ora della costa orientale degli Stati Uniti del 15 aprile 2020. Quel giorno, un gigantesco GRB ha attraversato Marte, captato da satelliti, da un veicolo spaziale e dalla Stazione spaziale internazionale in orbita attorno al nostro pianeta. È stato il primo bagliore gigante conosciuto da quando è entrato in servizio nel 2008 il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA. Ed è durato solo 140 millisecondi.

Fortunatamente, telescopi e strumenti in orbita hanno catturato molti più dati sul bagliore gigante GRB rispetto a quello rilevato 16 anni prima.

Il misterioso bagliore è stato chiamato GRB 200415A. L’Inter Planetary Network (IPN), un consorzio di scienziati, ha scoperto da dove proveniva il bagliore gigante. Il GRB 200415A proviene da una magnetar nella galassia NGC 253, nella costellazione dello Scultore.

Tutti i GRB noti fino ad allora sono stati ricondotti a supernove o due stelle di neutroni in orbita una attorno all’altra.

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“Nella Via Lattea ci sono decine di migliaia di stelle di neutroni”, osserva Razzaque. “Di questie, solo 30 sono attualmente note per essere magnetar.

Le magnetar sono fino a mille volte più magnetiche delle normali stelle di neutroni. La maggior parte di esse emette raggi X. Ma finora, sappiamo solo di una manciata di magnetar che hanno prodotto GRB. Il più energetico è stato rilevato nel 2004. Poi nel 2020 è arrivato GRB 200415A.

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La galassia NGC 253 dista solo 11,4 milioni di anni luce dalla nostra Via Lattea, relativamente vicino quando si parla della potenza emanata dalle GRB.

Un bagliore gigante è molto più potente dei brillamenti solari. Grandi brillamenti solari a volte interrompono la ricezione dei telefoni cellulari e le reti elettriche. La gigantesca emissione GRB nel 2004 ha interrotto le reti di comunicazione.

“Non esistono due lampi di raggi gamma uguali, anche se si verificano in modo simile. E nemmeno due magnetar uguali. Stiamo ancora cercando di capire come le stelle finiscono la loro vita e come queste vengono prodotti raggi gamma”, spiega Razzaque.

“È solo negli ultimi 20 anni che abbiamo tutti gli strumenti in atto per rilevare questi eventi GRB in molti modi diversi: onde gravitazionali, onde radio, luce visibile, raggi X e raggi gamma”.

“Il GRB 200415A è stata la prima volta in assoluto che sono state rilevate sia la prima che la seconda esplosione di un bagliore gigante”, sostiene.

Nella ricerca del 2005, Razzaque ha previsto una prima e una seconda esplosione durante un bagliore gigante.

Per l’attuale ricerca pubblicata su Nature Astronomy , ha guidato un team che comprendeva Jonathan Granot della Open University in Israele, Ramandeep Gill della George Washington University e Matthew Baring della Rice University.

I ricercatori hanno sviluppato un modello teorico aggiornato di come potrebbe mostrarsi una seconda esplosione in un gigantesco flare GRB. Dopo il 15 aprile 2020, potrebbero confrontare il loro modello con i dati ottenuti dal GRB 200415A.

“I dati del Fermi Gamma-ray Burst Monitor (Fermi GBM) ci parlano della prima esplosione. I dati del Fermi Large Area Telescope (Fermi LAT) ci parlano della seconda”, dice Razzaque.

“La seconda esplosione è avvenuta circa 20 secondi dopo la prima, e ha un’energia dei raggi gamma molto più alta della prima. È durata anche di più. Dobbiamo ancora capire cosa succede dopo poche centinaia di secondi”.

Se il prossimo gigantesco GRB si verifica più vicino alla  Via Lattea, un potente radiotelescopio a terra come il MeerKAT in Sud Africa, potrebbe essere in grado di rilevarlo, afferma Razzaque.

“Sarebbe un’ottima opportunità per studiare la relazione tra le emissioni di raggi gamma di energia molto elevata e le emissioni di onde radio nella seconda esplosione. E questo ci direbbe di più su ciò che funziona e non funziona nel nostro modello”.

Quanto meglio comprendiamo queste rapide emissioni, tanto meglio potremmo capire l’universo in cui viviamo. Una stella che muore subito dopo l’inizio dell’universo potrebbe disturbare la ricezione del cellulare oggi.

“Anche se i lampi di raggi gamma esplodono da una singola stella, possiamo rilevarli sin dall’inizio della storia dell’universo. Anche tornando a quando l’universo aveva poche centinaia di milioni di anni”, dice Razzaque. “Questo è in una fase estremamente precoce dell’evoluzione dell’universo. Le stelle che sono morte in quel momento … stiamo solo rilevando i loro lampi di raggi gamma ora, perché la luce impiega tempo per viaggiare. Ciò significa che i lampi di raggi gamma può dirci di più su come l’universo si espande ed evolve nel tempo”.