Misurazioni accurate utilizzando la collezione di radiotelescopi della National Science Foundation (NSF) hanno dimostrato che uno stretto getto di particelle che viaggiano a una velocità prossima alla velocità della luce è stato espulso nello spazio interstellare subito dopo che una coppia di stelle di neutroni si è fusa in una galassia a 130 milioni di anni luce dalla Terra. La fusione nell'agosto 2017 ha creato onde gravitazionali, causando vibrazioni nello spazio. Questo è stato il primo evento in cui sono state rilevate immediatamente sia le onde gravitazionali che le onde elettromagnetiche, inclusi i raggi gamma, i raggi X, la luce visibile e le onde radio.
Le conseguenze della fusione, soprannominata GW170817, potrebbero essere osservate attraverso telescopi orbitanti e terrestri in tutto il mondo. Gli scienziati hanno notato che le caratteristiche delle onde risultanti sono cambiate nel tempo e hanno utilizzato queste modifiche per identificare la natura dei fenomeni che hanno seguito la fusione.
Una domanda che spiccava, anche mesi dopo la fusione, era se l'evento avesse creato un flusso di materiale stretto e in rapido movimento che si faceva strada nello spazio interstellare. Questo era molto importante perché tali getti sono necessari per creare il tipo di esplosioni di radiazioni gamma che i teorici ritenevano avrebbero dovuto essere causate dalla fusione di coppie di stelle di neutroni.
La risposta è arrivata quando gli astronomi hanno utilizzato una combinazione di VLBA (long baseline array) di NSF, VLA (Large-Scale Array) di Karl Jansky e Green Bank Telescope (GBT) di Robert S. Byrd. Si è scoperto che la posizione dell'emissione radio dalla confluenza si muoveva nello spazio e il movimento era così rapido che solo un aeroplano poteva spiegare la sua velocità.
“Abbiamo misurato questo movimento, che si è rivelato quattro volte più veloce della luce. Questa illusione, chiamata movimento superluminale, si verifica quando il getto è quasi verso la Terra e il materiale nel getto si sta avvicinando alla velocità della luce “, hanno affermato Kunal Muli, National Radio Astronomy Observatory (NRAO) e Caltech.
Gli astronomi hanno osservato l'oggetto 75 giorni dopo la fusione, poi di nuovo 230 giorni dopo.
“Sulla base della nostra analisi, questo getto è probabilmente molto stretto, non più largo di 5 gradi e solo 20 gradi fuori dalla direzione della Terra”, ha detto Adam Deller della Swinburne University of Technology. “Ma per corrispondere alle nostre osservazioni, il materiale nel getto doveva anche esplodere verso l'esterno a una velocità superiore al 97% rispetto alla velocità della luce”.
Lo scenario attuale dell'evento è che la fusione iniziale di due stelle di neutroni superdense abbia causato un'esplosione che ha spinto verso l'esterno un guscio sferico di detriti. Le stelle di neutroni collassarono nel buco nero, la cui potente gravità iniziò ad attirare materiale verso di esso. Questo materiale formava un disco in rapida rotazione che generava una coppia di getti che si muovevano verso l'esterno dai loro poli.
Man mano che questo evento si svolgeva, è sorta la domanda se i getti sarebbero emersi dal guscio dei detriti dell'esplosione originale. I dati osservativi hanno mostrato che il getto interagiva con i detriti spaziali, formando un ampio “bozzolo” di materiale, espandendosi verso l'esterno. Il bozzolo si espanse più lentamente dei getti.
“La nostra interpretazione è che il bozzolo abbia dominato l'emissione radio fino a circa 60 giorni dopo la fusione, e successivamente le emissioni sono state esposte al getto”, ha detto Ore Gottlieb dell'Università di Tel Aviv, il principale teorico dello studio.
“Siamo stati fortunati a poter osservare questo evento, perché se il getto fosse lontano dalla Terra, l'emissione radio sarebbe stata troppo debole per rilevarlo”, ha aggiunto Gregg Hollinan del Caltech.
Al momento, gli scienziati sono fiduciosi che il rilevamento di un getto in rapido movimento in GW170817 rafforzi significativamente la connessione tra fusioni di stelle di neutroni e lampi di raggi gamma di breve durata. Ora sanno che i getti devono essere relativamente diretti verso la Terra per rilevare un lampo di raggi gamma.
