Studio senza precedenti di un lampo di raggi gamma

Utilizzando telescopi terrestri e spaziali, un team internazionale di astronomi guidato dall’University of Maryland ha ricostruito una delle più dettagliate descrizioni di un gamma-ray burst (gamma-ray burst, GRB) mai realizzate.

L’evento, chiamato GRB160625B, ha rivelato dettagli fondamentali sulla fase iniziale dei lampi di raggi gamma, eventi che costituiscono il fenomeno più energetico finora osservato nell’Universo, e sull’evoluzione degli imponenti getti di materia ed energia che si formano come risultato della potente esplosione. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

“I lampi di raggi gamma sono eventi catastrofici, in relazione all’esplosione di stelle massicce con dimensioni 50 volte superiori a quella solare”, ha detto  Eleonora Troja che ha guidato lo studio. “Nel giro di pochi secondi il processo può emettere tanta energia quanto ne emette una stella come il Sole durante tutta la sua esistenza. Vogliamo comprendere come sia possibile”.

Le osservazioni del gruppo forniscono le prime risposte a questioni di lunga data su come evolva un lampo di raggi gamma dopo che una stella morente collassa per diventare un buco nero. In primo luogo i dati suggeriscono che il buco nero produca un forte campo magnetico che inizialmente domina l’emissione di energia dei getti. In seguito, quando il campo magnetico si riduce in intensità, la materia prende il sopravvento e inizia a essere predominante sul meccanismo dei getti. Gli scienziati finora ritenevano che i getti fossero dominati dalla materia o dal campo magnetico, ma non da entrambi. Gli attuali risultati suggeriscono invece che entrambi i fattori giochino un ruolo chiave.

I dati suggeriscono inoltre che la radiazione di sincrotrone, emessa quando gli elettroni vengono accelerati lungo un percorso curvo o a spirale, alimenta la fase iniziale, estremamente brillante del burst, nota come “fase prompt”. “La radiazione di sincrotrone è il solo meccanismo che può produrre lo stesso grado di polarizzazione e lo stesso spettro che osserviamo nella fase iniziale del burst”, ha detto Troja. “Il nostro studio fornisce prove convincenti che la fase prompt dell’emissione del lampo di raggi gamma sia guidata dalla radiazione di sincrotrone. Questo è un risultato importante perché, nonostante decenni di indagini, il meccanismo fisico di innesco dei lampi di raggi gamma non era ancora ben definito”.

L’emissione di raggi gamma da GRB160625B è stata rilevata per la prima volta dal telescopio Fermi della NASA, ma ben presto il telescopio MASTER-IAC, localizzato alle Canarie, ha eseguito osservazioni in luce ottica mentre era ancora attiva la fase prompt, fornendo dati importanti sulla luce polarizzata emessa con il passare del tempo durante l’evento. Inoltre i ricercatori hanno potuto distinguere la presenza di un campo magnetico e seguire i suoi cambiamenti man mano che il fenomeno GRB160625B proseguiva.

Secondo i ricercatori questo lampo di raggi gamma è davvero particolare perché è stato possibile seguire la sua evoluzione, coordinando le osservazioni di più telescopi, e determinare le proprietà dell’esplosione fin dalla fase d’innesco.
[ Barbara Bubbi ]

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/07/170726132110.htm

Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center