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Identificata un’esplosione di raggi gamma generata da un collapsar

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Nell’aprile 1998, la luce della morte esplosiva di una stella massiccia a 120 milioni di anni luce di distanza ha irradiato la Terra.

Questa era SN 1998bw, la primissima supernova collapsar osservata, emessa da un massiccio nucleo stellare sottoposto a collasso gravitazionale, e la primissima supernova ad essere associata a un lampo di raggi gamma.

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Ora, gli astronomi hanno rilevato un nuovo lampo di raggi gamma, ed è il più breve mai rilevato in associazione con un collapsar.

Si chiama GRB 200826A e potrebbe cambiare il modo in cui comprendiamo questi eventi incredibilmente energetici.

I nostri dati di follow-up pancromatici confermano un’origine collapsar“, ha scritto un team di ricercatori guidati dall’astronomo Tomás Ahumada dell’Università del Maryland.

GRB 200826A è il più breve lampo di raggi gamma lungo-morbido trovato con un collapsar associato; sembra essere al limite tra un collapsar riuscito e uno fallito. La nostra scoperta è coerente con l’ipotesi che la maggior parte dei collapsar non riesca a produrre getti ultra-relativistici“.

Le collapsar sono anche conosciute come ipernovae e si pensa che siano il risultato della morte di una stella per collasso del nucleo. Sono alcune delle supernove più energetiche dell’Universo, che si verificano quando il nucleo di una stella più grande di circa 30 masse solari collassa per formare un buco nero in rapida rotazione .

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Si pensava che GRB 200826A, rilevato nell’agosto 2020, fosse un diverso tipo di lampo di raggi gamma, come quelli emessi da una fusione binaria compatta, come nel caso di due stelle di neutroni.

Sarebbe anche potuto rimanere così, se Ahumada ei suoi colleghi non avessero scoperto un’altra fugace fioritura di luce che svaniva rapidamente: ZTF20abwysqy. Questo, hanno ora confermato, è il bagliore residuo di GRB 200826A – e il suo profilo di emissione è coerente non con una fusione binaria, ma con una supernova.

Un team separato, guidato dall’astrofisico Binbin Zhang della Nanjing University in Cina, è arrivato indipendentemente alla stessa conclusione con la sua analisi di GRB 200826A.

Caratterizzato da un impulso acuto, questo lampo mostra una durata di 1 secondo e nessuna prova di un evento sottostante di durata più lunga. Le sue altre proprietà osservative come i suoi comportamenti spettrali, l’energia totale e l’offset della galassia ospite sono, tuttavia, incoerenti con quelle di altri GRB corti che si ritiene provengano da fusioni binarie di stelle di neutroni“, ha scritto il team di Zhang in un articolo su Nature.

Piuttosto, queste proprietà assomigliano a quelle dei GRB lunghi. Questo burst conferma l’esistenza di GRB di breve durata con origine dal collasso di un nucleo stellare“.

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Questa associazione potrebbe cambiare la nostra comprensione di questi eventi energetici estremi.

Si pensa che i lampi di raggi gamma siano associati a getti relativistici – cioè getti di plasma che esplodono a una percentuale significativa della velocità della luce nel vuoto – lanciati dal buco nero appena formato mentre cresce assorbendo il materiale circostante.

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Secondo Ahumada e colleghi, la breve durata dell’esplosione indica che il getto potrebbe non essersi formato o non essere stato in grado di liberarsi dal materiale attorno alla stella collassata.

Inoltre, la scoperta suggerisce che molti eventi classificati come brevi lampi di raggi gamma potrebbero in realtà essere lampi di raggi gamma lunghi erroneamente classificati – cioè, pensavamo di osservare fusioni di stelle di neutroni, ma in realtà sono ipernove con getti ostacolati.

Formazione di elementi pesanti e collapsar

E se questo fosse il caso, allora la nostra percezione dell’Universo potrebbe cambiare, perché significherebbe che il fallimento del lancio dei jet potrebbe effettivamente essere abbastanza comune per i collapsar e che i collapsar non sono così rari come pensavamo.

Questo sarebbe piuttosto interessante, perché alcuni ricercatori pensano che i collapsar siano una delle principali fonti di elementi pesanti nell’Universo. L’origine di questi elementi è una sorta di enigma, che un aumento del tasso di collasso potrebbe aiutare a risolvere.

E la ricerca sottolinea quanto sia importante tenere gli occhi al cielo.

I due articoli sono stati pubblicati su Nature Astronomy. Si possono trovare qui e qui.

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