I lampi gamma lunghi posso essere generati anche dalla fusione di stelle di neutroni e non esclusivamente dal collasso di stelle massicce come abbiamo pensato fino a oggi. Questa è la rivoluzionaria scoperta emersa da una ricerca guidata dalla Northwestern University che ha rilevato nel 2021 il lampo gamma più vicino alla Terra, caratterizzato da una durata di 50 secondi; analizzando le osservazioni all’infrarosso del segnale, il team ha scovato inaspettatamente la firma di una kilonova, ossia l’esplosione astronomica che si verifica dalla fusione di oggetti superdensi come le stelle di neutroni.
La ricerca, i cui risultati sono pubblicati su Nature, rappresenta un fondamentale cambiamento di paradigma per l’astronomia dei lampi gamma (Grb) e fornisce, allo stesso tempo, nuove informazioni sulla formazione degli elementi pesanti dell’universo.
Lo studio è stato finanziato, tra gli altri, anche dal Consiglio Europeo della Ricerca e dalla Nasa.
I lampi gamma sono le esplosioni più luminose e potenti dell’universo dal Big Bang in poi. Queste energetiche detonazioni cosmiche si dividono in lampi gamma brevi e lunghi in base a una durata minore o maggiore di due secondi.
Fino a oggi gli astronomi hanno ritenuto che i lampi gamma lunghi fossero generati solo dal collasso di stelle massicce: con una massa che è generalmente decine o centinaia di volte superiore a quella del nostro Sole, quando queste muoiono il loro materiale stellare va ad alimentare il buco nero che si forma con il loro collasso. Parte del materiale fagocitato viene, tuttavia, espulso dal buco nero verso l’esterno, lanciato a velocità prossime a quella della luce e dando così origine al lampo gamma.
Il nuovo studio, ora, dimostra che anche la fusione di stelle di neutroni, ritenute fino a oggi non sufficientemente ricche di materiale, sia in grado di alimentare un lampo gamma lungo.
Localizzato a circa 1,1 miliardi di anni luce di distanza da noi, il segnale lungo Grb 211211A è stato indagato dal team utilizzando una moltitudine di telescopi, tra cui l’Osservatorio Gemini alle Hawaii e l’Mmt Observatory in Arizona, potendo così osservare tutto lo spettro elettromagnetico dell’evento.
Le immagini nel vicino infrarosso hanno rivelato qualcosa di inaspettato: un’esplosione molto più debole e più rapida di una supernova. Questo era il segno rivelatore di una kilonova, ossia la fusione di due stelle di neutroni. Eventi assai difficili da osservare in quanto svaniscono molto rapidamente, gli astronomi sanno ora che per cercare le kilonove possono essere indagati alcuni lampi gamma lunghi.
Altra peculiarità emersa dall’indagine consiste nella galassia ospite del segnale Grb 211211A. Questa risulta, infatti, giovane e in formazione stellare e non così tanto massiccia, quasi l’esatto opposto dell’unica altra galassia nota dell’universo locale che ospita un evento di fusione di stelle di neutroni, il segnale GW170817.
Questo risultato pone, quindi, una nuova luce anche sui tipi di galassie da osservare per cercare le kilonove vicine alla Terra.
Infine, dato che gli astrofisici ritengono che le esplosioni di supernove e le kilonove producano gli elementi più pesanti, i cui segni generatori sono tuttavia raramente osservabili, lo studio potrebbe fornire cambiamenti anche nel modo con cui gli astrofisici affrontano la ricerca di elementi pesanti dell’universo, come il platino e l’oro.
Immagine in evidenza: illustrazione artistica del lampo gamma lungo Grb 211211A. Crediti: Aaron M. Geller/Northwestern/CIERA and IT Research Computing Services