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Ecco dove nasce la luce dei lampi gamma

Ecco dove nasce la luce dei lampi gamma

È uno dei fenomeni più potenti e al tempo stesso più misteriosi del cosmo: l’emissione di radiazioni estremamente energetiche, note come lampi gamma. Si tratta di un fenomeno che avviene a temperature estreme, in un ambiente cosmico dove gli atomi vengono accelerati a velocità così elevate da superare l’energia del più potente acceleratore di particelle sulla Terra. In un solo secondo, queste emissioni possono rilasciare la stessa energia che il nostro Sole è in grado di emettere nel suo intero ciclo di vita.  Chiamati anche Grb (dall’inglese gamma ray burst), i lampi gamma possono essere innescati, ad esempio, dal collasso di una stella massiccia giunta alla fine del suo ciclo evolutivo, oppure dalla fusione di una stella di neutroni con una sua simile o con un buco nero.

Ora un team di ricerca coordinato dal Riken Cluster for Pioneering Research giapponese ha dimostrato per la prima volta l’origine di una componente fondamentale dei lampi gamma: la luce. Secondo il nuovo studio, pubblicato su Nature Communications, i fotoni prodotti dai Grb hanno origine nella fotosfera, lo strato di una stella da cui viene generata la radiazione.

La ricerca è iniziata a partire dalla cosiddetta relazione Yonetoku, un’equazione – scoperta da uno degli autori dell’articolo – che collega il picco energetico e il picco di luminosità dei lampi gamma. Questa relazione ha fatto sì che i Grb potessero essere utilizzati come “candela standard” per la misura delle distanze nel cosmo, utilizzando appunto la luminosità di questi fenomeni super energetici.  Gli scienziati hanno sfruttato la relazione Yonetoku per costruire simulazioni informatiche del comportamento dei lampi gamma, in particolare per quanto riguarda le emissioni luminose. Scoprendo così che la fotosfera è la “culla” dei fotoni prodotti dai Grb, almeno quelli emessi dai lampi gamma lunghi – probabilmente dovuti al collasso dei nuclei di stelle massicce.

La prossima sfida sarà ora individuare anche l’origine dei cosiddetti getti relativistici, flussi di particelle associati ai lampi gamma che, si ipotizza, provocano l’emissione di onde gravitazionali ed elettromagnetiche. “Mentre abbiamo chiarito l’origine dei fotoni dei grb – spiega infatti Hirotaka Ito, prima firma dello studio – ci sono ancora molti misteri su come i getti relativistici siano generati dalle stelle in collasso. Col tempo, i nostri calcoli dovrebbero aiutare a comprendere sempre meglio i meccanismi fondamentali alla base di questi fenomeni estremamente energetici.”

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