Riscrivere il libro sui lampi di raggi gamma

Dopo una recente scoperta fatta da un gruppo internazionale di astronomi, gli scienziati dovranno riconsiderare le loro convinzioni di lunga data sui lampi di raggi gamma (GRB, gamma ray burst). A seguito di un fenomeno insolito di tal genere, la loro ricerca ha verificato l’esistenza delle prove di un evento di fusione ibrida di stelle di neutroni mai osservato in precedenza. Le scoperte degli astronomi sono state pubblicate sulla rivista «Nature».

I GRB sono radiazioni altamente energetiche derivanti da immense esplosioni cosmiche di raggi gamma e fungono da segno distintivo di stelle morenti di diversi tipi. Per decenni gli astronomi hanno creduto di conoscere bene la natura di base dei GRB: le esplosioni di lunga durata (più di due secondi) si verificano quando una stella massiccia raggiunge la fine della sua evoluzione e il suo nucleo collassa per formare un buco nero, dando luogo alla gigantesca esplosione di una supernova. Gli scoppi di breve durata (inferiori ai due secondi) avvengono invece quando due oggetti iperdensi, come due stelle di neutroni, si scontrano, scatenando un’energia immensa in un’esplosione nota come kilonova.«Gli astronomi hanno a lungo creduto che i lampi di raggi gamma si dividessero in due categorie: i lampi di lunga durata, provenienti dall’implosione delle stelle, e i lampi di breve durata, provenienti dalla fusione di oggetti stellari compatti», afferma l’astrofisico e co-autore dello studio dott. Chris Fryer del Los Alamos National Laboratory (LANL), negli Stati Uniti, in un comunicato stampa pubblicato su «EurekAlert!». «Tuttavia, in un evento osservato di recente, abbiamo trovato una kilonova insieme a un lampo di raggi gamma di lunga durata, il che ha messo in crisi la semplicità di questo quadro.» La ricerca che ha portato all’identificazione del primo lampo di raggi gamma di lunga durata originato dalla fusione di una stella di neutroni è stata sostenuta dai progetti BHianca e AHEAD2020, finanziati dall’UE.

L’11 dicembre 2021 diversi osservatori e satelliti hanno rilevato un lampo di raggi gamma di una luminosità quasi senza precedenti, proveniente dalla periferia di una galassia distante circa 1 miliardo di anni luce. Il lampo, denominato GRB 211211A, è durato 50 secondi, ma le sue caratteristiche di emissione non corrispondevano al profilo dei lampi di lunga durata. Le osservazioni successive hanno portato all’identificazione di una kilonova, associata finora ai lampi di breve durata che si verificano con la fusione di oggetti stellari compatti.

«Il gruppo di ricerca responsabile della modellazione a Los Alamos ha confrontato l’osservazione con una serie di simulazioni di supernova e kilonova: non siamo riusciti a far corrispondere in modo convincente il segnale a un modello di supernova, mentre diversi modelli di kilonova forniscono una buona corrispondenza dei punti relativi ai dati ottici e a infrarossi», spiega il co-autore dott. Ryan Wollaeger, sempre del LANL, nella notizia. «Comunque, per comprendere appieno questo transiente, sono necessari ulteriori modelli teorici.»

Questo lampo di raggi gamma insolito è la prima prova di un evento ibrido riscontrata dagli astronomi, che ribalta le convinzioni comunemente condivise sui GRB. Eve Chase, co-autrice dello studio e membro del gruppo di ricerca del LANL, conclude: «Non possiamo più supporre che tutti i lampi di breve durata provengano da fusioni di stelle di neutroni, mentre quelli di lunga durata da supernove. Ora, infatti, ci rendiamo conto che i lampi di raggi gamma sono molto più difficili da classificare, visto che questo rilevamento spinge ai limiti la nostra comprensione del fenomeno».

BHianca (Black Hole Interactions and Neutron star Collisions Across the universe) si concluderà nel 2026, mentre AHEAD2020 (Integrated Activities for the High Energy Astrophysics Domain) nel 2024. Entrambi i progetti sono coordinati dall’Università di Roma Tor Vergata.

Per maggiori informazioni, consultare:

progetto BHianca

sito web del progetto AHEAD2020