Scoperto bagliore di enorme esplosione cosmica avvenuta “solo” ad un miliardo di anni luce di distanza

Rappresentazione artistica del getto relativistico emesso da una stella che collassa e che produce un'enorme esplosione di fotoni. Il lampo di raggi gamma osservato dai ricercatori potrebbe essere stato prodotto da un evento del genere (credito: DESY, Laboratorio di Comunicazione Scientifica)

È caratterizzato dalla radiazione più energetica e dal bagliore di raggi gamma più lungo mai scoperti l’enorme esplosione cosmica individuata da un team di ricercatori guidati da scienziati del Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY).
I ricercatori, che hanno usato i dati raccolti dall’High Energy Stereoscopic System (HESS), un sistema di cinque radiotelescopi utilizzato proprio per la ricerca di raggi cosmici, hanno individuato quella che è una traccia emessa da una fonte molto lontana, ben al di fuori della nostra galassia, che rappresenta, sotto forma di lampi di raggi gamma (sulla lunghezza dei raggi X o anche sulla lunghezza della luce visibile) una delle più grandi esplosioni dell’universo relativamente vicine mai intercettate, come spiega Sylvia Zhu, ricercatrice al DESY ed una delle autrici dello studio.

Onde d’urto ultrarelativistiche

Quello che raccogliamo con i nostri telescopi e però solo una piccolissima frazione dell’energia liberata da esplosioni del genere, esplosioni che danno il via a quelle che vengono denominate come onde d’urto ultrarelativistiche. Le emissioni di questi potenti raggi si svolgono in due fasi, come spiega la ricercatrice: la fase iniziale caotica dura qualche decina di seconda e vede l’emissione vera e propria. Questa fase è seguita da un evento di incandescenza di lunga durata che poi si attenua man mano.

Rappresentazione artistica di un lampo di raggi gamma che entra nell’atmosfera terrestre creando degli “sciami”: sono proprio questi ultimi quelli che sono stati rilevati dai telescopi della rete HESS (credito: DESY, Laboratorio di Comunicazione Scientifica)

GRB 190829A, uno dei lampi di raggi gamma più vicini mai osservati

Il segnale è stato individuato il 29 agosto 2019 nella costellazione dell’Eridano. Denominato GRB 190829A, l’evento è subito risultato come uno dei lampi di raggi gamma più vicini mai osservati fino ad oggi. L’evento, infatti, deve essere partito da una fonte lontana circa un miliardo di anni luce (i lampi di raggi gamma tipici sono ben più lontani, anche più di 10 miliardi di anni luce).
Si può dire che “eravamo seduti in prima fila” quando la Terra ha ricevuto questo segnale, come spiega Andrew Taylor, altro ricercatore al DESY che ha partecipato allo studio.
Si tratta di un bagliore così potente che i ricercatori avrebbero potuto osservarlo per giorni, un evento cosmico senza precedenti.

Misurazioni dettagliate del bagliore residuo

I ricercatori hanno potuto effettuare misurazioni dettagliate del cosiddetto “bagliore residuo”, quella luce che contiene la distribuzione dei “colori” che sanno a significare i vari livelli energetici dei fotoni che compongono la radiazione.
Come spiega Edna Ruiz-Velasco dell’istituto per la fisica nucleare Max Planck di Heidelberg, altra autrice dello studio, lo spettro di questo evento potrebbe essere individuato, dai telescopi presenti sul nostro pianeta, fino ad un livello energetico di 3,3 tera-elettronvol, un livello che è almeno un trilione di volte più energetico di quello dei fotoni che compongono la luce visibile. Ciò vuol dire che praticamente l’evento stesso è accaduto “nel nostro cortile cosmico”, come riferisce la stessa ricercatrice.
Una delle cose più interessanti è che i fotoni di questo segnale ad altissima energia non hanno avuto il tempo di essere stati disturbati dalla luce di fondo nel loro tragitto verso il nostro pianeta, una cosa che invece accade con i segnali simili ben più lontani.

Raggi X e raggi gamma nati dllo stesso meccanismo

Il segnale GRB 190829A, inoltre, mostra che entrambi i componenti, la luce ai raggi X e quella ai raggi gamma, “sbiadiscono in sincronia”. Inoltre la stessa analisi dello spettro di raggi gamma mostrava nette corrispondenze con quella dello spettro ai raggi X. Si tratta di due informazioni che indicano che si è raggi X se che i raggi gamma di questo bagliore sono nati grazie allo stesso meccanismo.
Ulteriori studi andranno effettuati ma gli strumenti che verranno inaugurati prossimamente, come il Cherenkov Telescope Array, fanno ben sperare riguardo alla rilevamento dei lampi di raggi gamma.

Note e approfondimenti

  1. Revealing x-ray and gamma ray temporal and spectral similarities in the GRB 190829A afterglow | Science (IA) (DOI: 10.1126/science.abe8560)

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