Un bagliore magnetar individuato nella galassia M82 dall’osservatorio di raggi gamma Integral dell’ESA è risultato breve, durando solo circa 50 millisecondi ad alcune lunghezze d’onda. Mentre lampi di raggi gamma più lunghi possono essere prodotti dalla formazione di buchi neri durante le supernovae, questi lampi brevi sono simili a quelli che si dovrebbero osservare quando le stelle di neutroni si fondono.
M82: una galassia starburst
I raggi gamma sono un’ampia categoria di fotoni ad alta energia, compreso tutto ciò che ha più energia di un raggio X. Sebbene siano spesso creati da processi come il decadimento radioattivo, pochi eventi astronomici li producono in quantità sufficienti da poter essere rilevati quando la radiazione ha origine in un’altra galassia.
Detto questo, l’elenco è più lungo di uno, il che significa che il rilevamento dei raggi gamma non significa che sappiamo quale evento li ha prodotti. A energie più basse possono essere prodotti nelle aree attorno ai buchi neri e dalle stelle di neutroni. Le supernovae possono anche produrre un’improvvisa esplosione di raggi gamma, così come la fusione di oggetti compatti come le stelle di neutroni.
E poi ci sono le magnetar. Si tratta di stelle di neutroni che, almeno temporaneamente, hanno campi magnetici estremi , oltre 10 12 volte più forti del campo magnetico del Sole. Le magnetar possono sperimentare brillamenti e persino brillamenti giganti in cui emettono abbondanti quantità di energia, compresi i raggi gamma.
Questi possono essere difficili da distinguere dai lampi di raggi gamma generati dalla fusione di oggetti compatti, quindi gli unici lampi giganti di magnetar confermati si sono verificati nella nostra galassia o nei suoi satelliti. Fino ad ora, a quanto pare.
I dati direzionali di Integral hanno collocato GRB 231115A proprio sopra la galassia vicina M82, conosciuta anche come Galassia del Sigaro. M82 è quella che viene chiamata una galassia starburst, il che significa che sta formando stelle a ritmo rapido, ed è probabile che l’esplosione sia stata innescata dalle interazioni con le sue vicine.
Nel complesso, la galassia sta formando stelle a una velocità superiore a 10 volte quella della Via Lattea. Questo significa molte supernovae, ma significa anche una vasta popolazione di giovani stelle di neutroni, alcune delle quali formeranno magnetar.
Questo non esclude la possibilità che M82 si trovasse di fronte a un lampo di raggi gamma proveniente da un evento distante. Tuttavia, i ricercatori hanno utilizzato due metodi diversi per dimostrare che questo è piuttosto improbabile, il che lascia che qualcosa accada all’interno della galassia come la fonte più probabile dei raggi gamma.
Potrebbe ancora trattarsi di un lampo di raggi gamma che si verifica all’interno di M82, tranne per il fatto che l’energia totale stimata del lampo è molto inferiore a quella che ci aspetteremmo da tali eventi. Una supernova dovrebbe essere rilevata anche ad altre lunghezze d’onda, ma non ce n’era traccia (e in genere producono comunque raffiche più lunghe).
Una fonte alternativa, la fusione di due oggetti compatti come le stelle di neutroni, sarebbe stata rilevabile utilizzando i nostri osservatori di onde gravitazionali, ma al momento non era evidente alcun segnale. Questi eventi spesso lasciano dietro di sé sorgenti di raggi X, ma in M82 non sono visibili nuove sorgenti.
Quindi, sembra un gigantesco bagliore di magnetar e le potenziali spiegazioni per una breve esplosione di radiazioni gamma non funzionano davvero per GRB 231115A.
In che modo le magnetar producono raggi gamma?
L’esatto meccanismo attraverso il quale le magnetar producono raggi gamma non è stato del tutto chiarito. Si pensa che coinvolga la riorganizzazione della crosta della stella di neutroni, forzata dalle intense forze generate dal campo magnetico incredibilmente intenso. Si ritiene che i brillamenti giganti richiedano un’intensità del campo magnetico di almeno 10 15 gauss; Il campo magnetico terrestre è inferiore a un gauss.
Supponendo che l’evento abbia inviato radiazioni in tutte le direzioni anziché dirigerle verso la Terra, i ricercatori stimano che l’energia totale rilasciata sia stata di 10,45 erg, che si traduce in circa 10,22 megatoni di TNT. Quindi, anche se è meno energetico delle fusioni di stelle di neutroni, è comunque un evento straordinariamente energetico.
Per capirli meglio, tuttavia, probabilmente abbiamo bisogno di qualcosa di più dei tre casi nelle nostre immediate vicinanze che sono ovviamente associati alle magnetar. Quindi, essere in grado di identificare in modo coerente quando questi eventi si verificano nelle galassie più distanti sarebbe una grande vittoria per gli astronomi.
I risultati potrebbero aiutarci a sviluppare un modello per distinguere quando stiamo osservando un bagliore gigante invece che fonti alternative di raggi gamma.
Conclusioni
I ricercatori hanno notato anche che questo è il secondo candidato per il brillamento gigante associato a M82 e, come accennato in precedenza, ci si aspetta che le galassie starburst siano relativamente ricche di magnetar.
Concentrare le ricerche su di essa e su galassie simili potrebbe essere quello di cui abbiamo bisogno per aumentare la frequenza delle nostre osservazioni.
