Osservata la Prima Luce da una Sorgente di Onde Gravitazionali!

Molteplici telescopi, tra cui quelli dell’ESO in Cile, hanno rilevato la prima controparte visibile di una sorgente di onde gravitazionali. Queste osservazioni storiche e straordinarie suggeriscono che l’oggetto derivi dalla fusione di due stelle di neutroni. Le conseguenze cataclismiche del titanico scontro hanno portato alla dispersione di elementi pesanti come oro e platino nell’universo.

La scoperta, pubblicata in vari studi su Nature e altre prestigiose riviste, fornisce inoltre la prova finora più convincente che i lampi di raggi gamma di breve durata siano causati dalla fusione di stelle di neutroni.

Questa è la prima volta in assoluto in cui gli astronomi hanno osservato insieme onde gravitazionali e luce (radiazione elettromagnetica) in seguito allo stesso evento, grazie a mobilitazioni e sforzi globali di straordinaria collaborazione internazionale.

Il 17 Agosto 2017 l’osservatorio LIGO, insieme con l’interferometro Virgo in Italia, ha rilevato onde gravitazionali, il quinto evento mai osservato e chiamato GW170817. Circa due secondi più tardi due osservatori spaziali, il telescopio Fermi della NASA e INTEGRAL dell’ESA, hanno rilevato un lampo gamma corto dalla stessa regione di cielo.

La rete di rilevatori LIGO–Virgo aveva posizionato la sorgente all’interno di una vasta regione del cielo australe, con dimensione di centinaia di Lune piene e contenente milioni di stelle. Molti telescopi in Cile si sono diretti in seguito nella stessa regione in cielo, tra cui VISTA, VST, il telescopio italiano REM, il DECam americano al Cerro Tololo Inter-American Observatory. Il telescopio Swope è stato il primo ad annunciare la rilevazione di un nuovo punto di luce. Questa sorgente era molto vicina alla galassia NGC 4993, una galassia lenticolare nella Costellazione dell’Idra, mentre i dati di VISTA identificavano la stessa sorgente in luce infrarossa. In seguito sono stati diretti nella zona individuata i telescopi Pan-STARRS e Subaru.

“Ci sono rare occasioni in cui uno scienziato ha l’opportunità di testimoniare che sta iniziando una nuova era”, ha detto Elena Pian dell’INAF, prima autrice di uno degli studi. “E questa è una di quelle volte!”. Altri grandi osservatori sono stati mobilitati per lo straordinario evento, il Very Large Telescope (VLT), il New Technology Telescope (NTT), il telescopio dell’MPG/ESO e l’Atacama Large Millimeter/submillimeter Array(ALMA), per osservarne l’evoluzione in un’ampia gamma di lunghezze d’onda. Sono stati coinvolti circa 70 osservatori, tra cui Hubble.

Le stime di distanza sia dai dati delle onde gravitazionali che di altri osservatori sono coerenti con il fatto che l’evento GW170817 si sia verificato alla stessa distanza di NGC 4993, a circa 130 milioni di anni luce dalla Terra. Si tratta quindi della sorgente di onde gravitazionali più vicina mai osservata e una delle più vicine sorgenti di lampi gamma mai individuata.

Le increspature nello spaziotempo note come onde gravitazionali vengono create da masse in movimento, ma solo le più intense, dovute a rapidi cambiamenti nella velocità di oggetti molto massicci, possono essere rilevate. Uno di questi eventi è la fusione di stelle di neutroni, i residui collassati ed estremamente densi di stelle massicce, rimasti dopo l’esplosione di una supernova. Questo tipo di fusioni sono state considerate da tempo come una sorgente possibile di lampi di raggi gamma corti. In seguito ad un evento così energetico avviene un’esplosione 1000 volte più luminosa di una tipica nova, chiamata perciò kilonova.

Dopo la fusione delle due stelle di neutroni, un’esplosione di elementi chimici pesanti in rapida espansione ha lasciato la kilonova, muovendosi a un quinto della velocità della luce. Il colore della kilonova è passato da molto blu a molto rosso nel giro di pochi giorni, un cambiamento più veloce di ogni altro osservato nel corso di una esplosione stellare.

Gli spettri ottenuti dal programma extended Public ESO Spectroscopic Survey of Transient Objects (ePESSTO) e dallo strumento X-shooter sul VLT suggeriscono la presenza di cesio e tellurio, espulsi dalla fusione delle stelle di neutroni. Le osservazioni mettono in evidenza la formazione di elementi più pesanti del ferro attraverso reazioni nucleari all’interno di oggetti stellari di densità estrema, noti come processi-r di nucleosintesi, qualcosa che finora era stato soltanto teorizzato.

“I dati che abbiamo finora a disposizione sono straordinariamente in accordo con le previsioni della teoria. È un trionfo per i teorici, una conferma che gli eventi rilevati da LIGO–VIRGO sono assolutamente reali, e un successo per ESO, che ha consentito di raccogliere un insieme di dati così vasto sulla kilonova”, ha dichiarato Stefano Covino, primo autore di uno degli studi su Nature Astronomy.
[ Barbara Bubbi ]

https://www.eso.org/public/news/eso1733/?lang

Credit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser