Una delle ultime due emissioni di raggi gamma rilevate è 1 trilione di volte più potente della luce visibile.
di Neel V. Patel
I lampi di raggi gamma le più potenti emissioni rilevabili dell’universo conosciuto. Si ritiene vengano rilasciati quando una stella massiccia collassa in un buco nero o in una stella di neutroni.
Alcuni scienziati hanno appena scoperto due lampi di raggi gamma più potenti di quanto avremmo potuto immaginare. Tre nuovi articoli pubblicati su Nature (1, 2, 3) da due squadre di astronomi descrivono due lampi di raggi gamma oltre 100 miliardi di volte più potenti della luce visibile. Uno dei due era addirittura un trilione di volte più potente. Si tratta di scoperte senza precedenti che dovrebbero favorire il rilevamento di un numero sempre maggiore di eventi simili ed approfondire quanto sappiamo di ciò che accadeva miliardi e miliardi di anni fa in lontani settori dell’universo.
“I lampi di raggi gamma sono più potenti di quanto immaginassimo”, dichiara Razmik Mirzoyan, astrofisico del Max Planck Institute e coautore di due degli articoli. “È assolutamente straordinario.” I rilevamenti sono stati effettuati da due osservatori: il sistema di Atmosferica Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC), che utilizza due telescopi situati su una delle Isole Canarie, e il Sistema stereoscopico ad alta energia (HESS), composto da una serie di cinque telescopi siti in Namibia. Entrambi i siti utilizzano telescopi Cherenkov per immagini aeree (IACT).
Quando raggi gamma dotati di alte cariche energetiche colpiscono l’atmosfera terrestre, l’interazione tra loro fa sì che le molecole d’aria si trasformino in una cascata di coppie elettrone-positrone. Queste coppie accelerano attraverso l’atmosfera, rilasciando le cosiddette radiazioni Cherenkov. I telescopi IACT sono in grado di seguire questa pioggia di radiazioni e raccogliere dati utili a determinare i livelli energetici e la direzione di provenienza dei raggi gamma originali.
Il primo lampo, GRB 190114C, fu rilevato il 14 gennaio dal MAGIC. Il sistema calcolò che l’energia dei fotoni era superiore all’intervallo del teraelettronvolt (TeV), un trilione di volte più potente della luce visibile, battendo il record finora detenuto dalla Nebulosa del Granchio. Il secondo lampo, GRB 180720B, è stato rilevato il 20 luglio 2018. Aveva energie ben superiori ai 0,1 TeV, ma più deboli di 1 TeV. Non era mai stato osservato alcun lampo di raggi gamma sopra i 100 GeV. Inoltre, i lampi sono stati misurati in fase di post-luminescenza, per cui l’energia originale delle emissioni deve essere stata ancora più elevata, spiega Mirzoyan. Osservazioni successive hanno rivelato che il GRB 190114C proviene da una galassia a 4,5 miliardi di anni luce dalla Terra, mentre il GRB 180720B origina a 6 miliardi di anni luce di distanza.
Tutte le esplosioni di raggi gamma hanno luogo al di fuori della Via Lattea, generalmente a miliardi di anni luce da noi, in galassie dotate di numerose stelle massicce. Si tratta di esplosioni di “lunga durata”, prodotte quando un raro tipo di stella massiccia, in rapida rotazione, collassa improvvisamente in un potente buco nero o in una stella di neutroni chiamata magnetar, spiega Bing Zhang, astrofisico dell’Università del Nevada, a Las Vegas, estraneo agli studi.
Record a parte, i due nuovi lampi di raggi gamma offrono nuove informazioni sulla precisa genesi di questi fenomeni. L’unico meccanismo capace di produrre emissioni tanto elevate è un upscatter di fotoni verso livelli energetici più elevati, indotta da collisioni con elettroni accelerati. Molti scienziati, tra cui Zhang, hanno a lungo teorizzato l’esistenza di un tale meccanismo.
Come nel caso del rilevamento di onde gravitazionali, la grande speranza è che questa scoperta ci permetta di individuare più esplosioni di raggi gamma ad alta energia e caratterizzarle in maniera sempre più dettagliata. Gli oggetti situati a miliardi di anni luce di distanza sono incredibilmente difficili da studiare e le esplosioni di raggi gamma sono alcuni dei pochi segnali che siamo in grado di rilevare per scoprire cosa accade tanto lontano da noi.
(lo)
