Quando gli scienziati hanno rilevato il lampo di raggi gamma noto come GRB 221009A il 9 ottobre 2022, l’hanno soprannominato il più luminoso di tutti i tempi, o BOAT. La maggior parte dei lampi di raggi gamma si verifica quando il nucleo di una stella più massiccia del nostro Sole collassa, trasformandosi in un buco nero. Questi eventi rilasciano regolarmente tanta energia in pochi minuti quanta ne rilascerà il nostro Sole durante tutta la sua vita. Studi di follow-up hanno mostrato che GRB 221009A era 70 volte più luminoso e molto più energico del precedente detentore del record. Sebbene gli scienziati non ne capiscano ancora il motivo, hanno ricevuto un allettante indizio dall’osservatorio NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) della NASA.
In uno studio pubblicato il 7 giugno sulla rivista Science Advances, gli scienziati hanno utilizzato le osservazioni NuSTAR dell’evento per mostrare come la stella che collassa ha espulso un getto di materiale che aveva una forma non precedentemente osservata tra i lampi di raggi gamma, così come altri getti unici caratteristiche. È possibile che la fonte di queste distinzioni sia la stella progenitrice, le cui proprietà fisiche potrebbero influenzare le caratteristiche del burst. È anche possibile che un meccanismo completamente diverso lanci nello spazio i getti più luminosi. Link video:
“Questo evento è stato molto più luminoso ed energico di qualsiasi lampo di raggi gamma che abbiamo visto prima, non è nemmeno vicino”, ha detto Brendan O’Connor, autore principale del nuovo studio e astronomo della George Washington University di Washington. “Poi, quando abbiamo analizzato i dati NuSTAR, ci siamo resi conto che ha anche questa struttura a getto unica. E questo è stato davvero emozionante, perché non abbiamo modo di studiare la stella che ha prodotto questo evento; ora non c’è più. Ma ora abbiamo alcuni dati che ci danno indizi su come è esplosa”.
Jumbo jet
I raggi gamma sono la forma di luce più energetica nell’universo ma invisibile all’occhio umano. Tutti i lampi di raggi gamma conosciuti hanno avuto origine in galassie al di fuori della nostra Via Lattea, ma sono abbastanza luminosi da essere individuati a miliardi di anni luce di distanza. Alcuni lampeggiano all’esistenza e durano meno di due secondi, mentre i cosiddetti lampi di raggi gamma lunghi in genere irradiano raggi gamma per un minuto o più. Questi oggetti possono irradiare altre lunghezze d’onda per settimane.
GRB 221009A, un lungo lampo di raggi gamma, era così luminoso da accecare efficacemente la maggior parte degli strumenti a raggi gamma nello spazio. Scienziati statunitensi sono stati in grado di ricostruire questo evento con i dati del telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA per determinarne l’effettiva luminosità. (La BOAT è stata rilevata anche dai telescopi spaziali Hubble e James Webb della NASA, dalla navicella spaziale Wind e Voyager 1 dell’agenzia, nonché dall’ESA, o Agenzia spaziale europea, Solar Orbiter.)
Simile ad altri lampi di raggi gamma, GRB 221009A aveva un getto eruttato dalla stella che collassava come se fosse stato lanciato nello spazio da una manichetta antincendio, con raggi gamma che si irradiavano dal gas caldo e dalle particelle al centro del getto. Ma il jet di GRB 221009A si è distinto in alcuni modi. In quasi tutti i lampi di raggi gamma precedentemente osservati, il getto è rimasto notevolmente compatto e c’era poca o nessuna luce diffusa o materiale al di fuori del raggio stretto. (In effetti, i lampi di raggi gamma sono così compatti che i raggi gamma possono essere osservati solo quando i loro getti sono puntati quasi direttamente sulla Terra.)
Al contrario, in GRB 221009A il getto aveva un nucleo stretto con lati più larghi e inclinati. Alcuni dei getti di raggi gamma più energetici hanno mostrato proprietà simili, ma il getto del BOAT era unico in un modo importante: anche l’energia del materiale in GRB 221009A variava, il che significa che invece di tutto il materiale nel getto che aveva il stessa energia – come un singolo proiettile sparato da una pistola – l’energia del materiale cambiava con la distanza dal nucleo del getto. Questo non è mai stato osservato prima in un lungo getto di lampi di raggi gamma.
“L’unico modo per produrre una diversa struttura del getto e variare l’energia è variare alcune proprietà della stella che è esplosa, come la sua dimensione, massa, densità o campo magnetico”, ha detto Eleonora Troja, professore di fisica all’Università di Roma, che ha condotto al NuSTAR le osservazioni dell’evento. “Questo perché il jet deve fondamentalmente forzare la sua via d’uscita dalla stella. Quindi, ad esempio, la quantità di resistenza che incontra influenzerebbe potenzialmente le caratteristiche del getto”.
Impronte nella neve
Gli astronomi possono vedere la luce dei getti di raggi gamma, ma la distanza significa che non possono risolvere direttamente le immagini dei getti. I ricercatori devono interpretare la luce di questi eventi per conoscere le caratteristiche fisiche degli oggetti lontani. È un po’ come guardare delle impronte sulla neve e dedurre qualcosa sui tratti fisici della persona che le ha lasciate. In molti casi, potrebbe esserci più di una possibile spiegazione per la luce di un evento cosmico. Più di un telescopio a raggi X ha osservato GRB 221009A, tra cui il Neil Gehrels Swift Observatory della NASA e il Neutron star Interior Composition Explorer (NICER), così come il telescopio XMM-Newton dell’ESA . I dati NuSTAR hanno contribuito a restringere queste possibilità. Mostra che mentre il getto viaggiava nello spazio, si è scontrato con il mezzo interstellare, o il mare sparso di atomi e particelle che riempie lo spazio tra le stelle. Questa collisione ha creato raggi X, particelle di luce leggermente meno energetiche dei raggi gamma.
“Ci sono più telescopi a raggi X che operano nello spazio, ognuno con diversi punti di forza che possono aiutare gli astronomi a comprendere meglio questi oggetti cosmici“, ha affermato Daniel Stern, scienziato del progetto NuSTAR presso il Jet Propulsion Laboratory della NASA nel sud della California.
Maggiori informazioni sulla missione
Una missione Small Explorer guidata dal Caltech e gestita dal JPL per il Science Mission Directorate della NASA a Washington, NuSTAR è stata sviluppata in collaborazione con la Danish Technical University e l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI). Il veicolo spaziale è stato costruito da Orbital Sciences Corp. a Dulles, in Virginia. Il centro operativo della missione di NuSTAR si trova presso l’Università della California, Berkeley, e l’archivio dati ufficiale si trova presso il Centro di ricerca sugli archivi scientifici di astrofisica ad alta energia della NASA presso il Goddard Space Flight Center dell’agenzia a Greenbelt, nel Maryland. L’ASI fornisce la stazione di terra della missione e un archivio dati speculare. Caltech gestisce JPL per la NASA.
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Fonte: https://www.nasa.gov/feature/jpl/brightest-cosmic-explosion-ever-detected-had-other-unique-features
