Le più grandi esplosioni dell’Universo

Rappresentazione artistica di un lampo di luce gamma e di una supernova alimentati da una magnetar
Rappresentazione artistica di un lampo di luce gamma e di una supernova alimentati da una magnetar

Alcune osservazioni ottenute dagli Osservatori dell’ESO a La Silla e in Paranal in Cile hanno dimostrato per la prima volta un legame tra un lampo di luce gamma di durata molto lunga e un’esplosione di supernova eccezionalmente brillante. I risultati mostrano che la supernova non è stata causata da decadimento radioattivo, come previsto, ma dal decadimento di un campo magnetico estremo intorno a un oggetto esotico noto come magnetar. I risultati saranno pubblicati dalla rivista Nature il 9 luglio 2015.

I lampi di luce gamma (o Gamma-ray burst: GRB, in inglese) sono una delle conseguenze delle più grandi esplosioni che abbiano avuto luogo nell’Universo dopo il Big Bang. Vengono individuati da telescopi orbitali sensibili a queste radiazioni di altissima energia, che non possono penetrare l’atmosfera terrestre, e successivamente osservati a lunghezze d’onda maggiori da altri telescopi sia dallo spazio che da terra.

I GRB durano di solito pochi secondi, ma in alcuni rari casi l’emissione di raggi gamma continua per ore. Uno di questi lampi di durata molto lunga è stato osservato dal satellite Swift il 9 dicembre del 2011 e denominato GRB 111209A. È stato uno dei più lunghi e più brillanti lampi di luce gamma mai osservato.

Prima che l’emissione residua di questo lampo si spegnesse, è stata studiata sia dallo strumento GROND montato sul telescopio da 2,2 metri dell’MPG/ESO a La Silla che dallo strumento X-shooter installato sul VLT (Very Large Telescope) al Paranal. Il marchio di una supernova, più tardi chiamata SN 2011kl, era evidente. Questa è la prima volta in cui viene trovata una supernova associata con un GRB molto lungo.

L’autore principale del nuovo articolo, Jochen Greiner del Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching, Germania, spiega: “Poichè un lampo di luce gamma di durata molto lunga viene prodotto solo una volta ogni 10 000 – 100 000 supernove, questa stella esplosa dev’essere stata in qualche modo speciale. Gli astronomi hanno ipotizzato che questi GRB provengano da stelle molto massicce – circa 50 volte la massa del Sole – e che indichino la formazione di un buco nero. Ma ora l’osservazione della supernova SN 2011kl, trovata dopo il GRB 111209A, sta cambiando il paradigma per i GRB di durata molto lunga.”

Nello scenario di un collasso stellare massiccio (a volte chiamato collapsar) l’emissione della supernova in ottico/infrarosso, di circa una settimana, dovrebbe essere dovuta al decadimento del nickel-56 radioattivo che si forma nell’esplosione. Ma nel caso di GRB 111209A le osservazioni combinate di GROND e VLT hanno mostrato per la prima volta senza ambiguità che questa non poteva essere la spiegazione giusta. Anche altre ipotesi sono state scartate.

L’unica spiegazione in accordo con le osservazioni della supernova che ha seguito il lampo gamma GRB 111209A era che fosse stata alimentata da una magnetar – una piccolissima stella di neutroni che ruota a centinaia di volte al secondo e possiede un campo magnetico molto più forte delle normali stelle di neutroni, quelle note come pulsar radio. Si pensa che le magnetar siano gli oggetti con il più forte campo magnetico nell’Universo. Questa è la prima volta in cui una connessione senza ambiguità e stata possibile tra una supernova e una magnetar.

Paolo Mazzali, coautore del lavoro, riflette sul significato di questa scoperta: “I nuovi risultati forniscono buona evidenza di una relazione inaspettata tra i GRB, le supernove molto brillanti e le magnetar. Si sospettava da qualche anno, su basi teoriche, che alcune di queste connessioni fossero presenti, ma poter collegare tutto insieme è uno sviluppo esaltante.”

“Il caso di SN20122kl/GRB111209A ci impone di considerare uno scenario alternativo alle collapsar. Questa scoperta ci porta più vicini a una nuova e più chiara idea di come funzioni un GRB”, conclude Jochen Greiner.

fonte: Eso.org