In tutto l'universo, a 5,5 miliardi di anni luce di distanza, un certo numero di telescopi ha registrato un lampo luminoso di un breve lampo di raggi gamma. Molto simile all'esplosione di una stella kilonova.
Gli astronomi hanno cercato di collegare i dati con una collisione di stelle di neutroni, che è stata registrata per la prima volta nella storia nel 2017.
La scoperta del 2017, nota come GW 170817, è stata un grande vantaggio: un'enorme quantità di dati su una varietà di segnali che ci aiutano a comprendere gli eventi e riconoscere ciò che stiamo guardando se un fenomeno simile riappare.
Ma c'è qualcosa nella kilonova che accompagna il lampo di raggi gamma, chiamato GRB 200522A, molto diverso da quella collisione di stelle di neutroni. Il bagliore, catturato dal telescopio spaziale Hubble nel vicino infrarosso, era incredibilmente luminoso, 10 volte più luminoso di quanto previsto dai modelli di collisione di stelle di neutroni.
“Queste osservazioni non si adattano alle spiegazioni tradizionali per brevi lampi di raggi gamma”, ha detto l'astronomo Wen-fay Fong della Northwestern University.
“Dato quello che sappiamo della radio e dei raggi X da questa esplosione, questa non è una collisione. La radiazione del vicino infrarosso che rileviamo con l'Hubble è troppo luminosa. ”
La radiazione è stata rilevata per la prima volta dal Neil Gerels Swift Observatory della NASA, un telescopio spaziale progettato per rilevare i lampi di raggi gamma. Non appena è stato ricevuto l'avvertimento, altri telescopi spaziali e terrestri hanno iniziato a sintonizzarsi sul sito dell'esplosione.
Una matrice molto ampia, W.M. L'Osservatorio Keck e la rete di telescopi globali dell'Osservatorio Las Cumbres hanno lavorato per ottenere un profilo elettromagnetico di un evento dalle onde radio ai raggi X. Hanno dimostrato che si trattava di un breve lampo di raggi gamma, un tipo di esplosione della durata inferiore a due secondi associata alla fusione di stelle di neutroni.
Ma il telescopio spaziale Hubble, che osserva il fenomeno nel vicino infrarosso, ha cambiato la mente degli scienziati.
“Quando i dati sono arrivati, abbiamo formato un'immagine del meccanismo di emissione della luce che abbiamo visto”, ha detto l'astronomo Tanmoy Laskar dell'Università di Bath nel Regno Unito.
“Abbiamo dovuto cambiare completamente il nostro processo di pensiero perché le informazioni aggiunte da Hubble ci hanno fatto capire che dobbiamo abbandonare il pensiero tradizionale e presumere che si stia verificando un nuovo fenomeno. Poi abbiamo dovuto capire cosa significassero queste esplosioni estremamente potenti per la fisica.
La collisione di due stelle di neutroni – i nuclei che collassano di stelle morte – è un evento fondamentale. Le stelle di neutroni sono minuscole e dense, da 1,1 a 2,5 volte la massa del Sole, ma racchiuse in una sfera di soli 20 chilometri di diametro.
Quando si scontrano, rilasciano un'enorme quantità di energia sotto forma di un'esplosione di una stella kilonova 1.000 volte più luminosa di una normale nova. Questo è accompagnato da un'esplosione di raggi gamma ad alta energia da getti di materia espulsa che si muovono a una velocità prossima a quella della luce.
La stessa kilonova è un bagliore nelle gamme ottiche e infrarosse delle onde causate dal decadimento radioattivo di elementi pesanti. Gli astronomi ritengono che due stelle di neutroni in GW 170817 si siano fuse per formare un buco nero. I ricercatori ritengono che la luminosità del vicino infrarosso di kilon GRB 200522A indichi che le due stelle di neutroni si sono fuse per formare qualcos'altro: una magnetar.
Le magnetar sono un tipo di stella di neutroni, ma hanno campi magnetici follemente potenti, circa 1000 volte più potenti della stella di neutroni media.
Le magnetar sono molto rare; solo 24 sono stati scoperti fino ad oggi nella Via Lattea. Per questo motivo, è piuttosto difficile per noi capire come si presentano. Se due stelle di neutroni associate a GRB 200522A formassero una magnetar, questo ci fornisce un nuovo meccanismo attraverso il quale potrebbero sorgere queste stelle estreme.
“Sappiamo che esistono magnetar perché le vediamo nella nostra galassia”, ha detto Fong.
“Pensiamo che la maggior parte di loro siano formate da esplosioni di stelle massicce, che lasciano stelle di neutroni altamente magnetizzate. Tuttavia, è possibile che una piccola frazione di esse sia formata dalla fusione di stelle di neutroni. Non ne abbiamo mai visto le prove prima.
Ad oggi solo una kilonova, GW 170817, è stata confermata e ben caratterizzata.
Ma il nuovo studio è un passo avanti verso la catalogazione della possibile varietà di stelle kilon e la comprensione della gamma dei risultati quando due stelle di neutroni si scontrano.
Lo studio è accettato per la pubblicazione su The Astrophysical Journal ed è disponibile su arXiv.
Fonti: Foto: (NASA, ESA e D. Player / STScI)
