La più grande esplosione di raggi gamma mai osservata è stata generata dal collasso di una stella massiccia. Lo conferma il James Webb, i cui dati sono stati utilizzati da un team guidato dalla Northwestern University per scovare una supernova, ossia l’energetica esplosione con cui una stella muore. Lo studio, pubblicato su Nature Astronomy, ha indagato le fasi successive all’evento GRB 221009A: si tratta del segnale di gamma-ray burst (Grb) più luminoso mai registrato, osservato nel 2022.
Il 9 ottobre 2022 i rilevatori di raggi gamma della Terra sono stati investiti dalla luce di una potente esplosione verificatasi a circa 2,4 miliardi di anni luce dalla Terra, in direzione della costellazione della Freccia. Durato poche centinaia di secondi, l’evento ad alta energia è stato il segnale a raggi gamma più luminoso a cui gli astrofisici abbiano potuto assistere.
Tra i diversi osservatori spaziali che lo hanno rilevato, anche il Fermi Gamma-ray Space Telescope della Nasa e l’Osservatorio Swift, entrambi con il forte contributo italiano, sia tecnologico sia in termini di software e analisi dei dati, grazie al ruolo fondamentale di Asi.
Circa sei mesi dopo il rilevamento, un team di ricercatori ha indagato con il James Webb le fasi successive alla propagazione della luce, cercando indizi su quale evento avesse dato origine all’immensa esplosione. Lo spettrografo nel vicino infrarosso del Webb, lo strumento NirSpec, ha così osservato le firme caratteristiche di elementi come il calcio e l’ossigeno, che tipicamente si trovano all’interno di una supernova. Da qui la conferma che all’origine dell’evento GRB 221009A ci sia il collasso di una stella massiccia, da cui appunto si è generata la supernova ora svelata.
La sorpresa per gli astrofisici è stata constatare che la supernova che ha generato questo grande evento energetico non risulti più luminosa delle supernove precedenti osservate con segnali di raggi gamma molto meno potenti.
«Ci si potrebbe aspettare che la stessa stella in collasso che produce un Grb molto energetico e luminoso produca anche una supernova molto energetica e luminosa. Ma si scopre che non è così. Abbiamo un Grb estremamente luminoso, ma una supernova normale», afferma Peter Blanchard, primo autore della ricerca.
La stella che ha generato l’evento GRB 221009A e la supernova ora scoperta dal Webb è risultata essere una stella massiccia in rapida rotazione. Gli astrofisici ipotizzano che l’esplosione di questi particolari astri, oltre alla fusione delle stelle di neutroni, possano essere gli eventi generatori degli elementi più pesanti dell’universo.
«Elementi diversi assorbono ed emettono fotoni a lunghezze d’onda diverse, a seconda della loro struttura atomica, dando a ciascun elemento una firma spettrale unica – afferma Peter Blanchard. – Esaminando lo spettro della più grande esplosione di raggi gamma, non abbiamo visto alcuna firma di elementi pesanti, il che suggerisce che eventi estremi come il GRB 221009A non siano sorgenti primarie. Si tratta di informazioni cruciali per continuare a cercare di capire dove si formano gli elementi più pesanti».
Pur avendo scoperto l’origine della più grande esplosione di raggi gamma mai osservata, la ricerca lascia ancora aperto il quadro dei meccanismi che producono elementi più pesanti del ferro nel cosmo.
Immagine in evidenza: rappresentazione artistica del GRB 221009A che mostra gli stretti getti relativistici emergenti da un buco nero centrale che hanno dato origine al segnale e i resti in espansione della stella originaria espulsi attraverso l’esplosione della supernova. Crediti: Aaron M. Geller / Northwestern / CIERA / IT Research Computing and Data Services