Quando si tratta delle esplosioni più grandi e luminose viste nell'Universo, Gli astronomi dell'Università di Warwick hanno scoperto che ci vogliono due stelle per fare un lampo di raggi gamma.

Una nuova ricerca risolve il mistero di come le stelle ruotino abbastanza velocemente da creare le condizioni per lanciare nello spazio un getto di materiale altamente energetico, e ha scoperto che gli effetti di marea come quelli tra la Luna e la Terra sono la risposta.

La scoperta, segnalato in Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , è stato realizzato utilizzando modelli simulati di migliaia di sistemi stellari binari, questo è, sistemi solari che hanno due stelle che orbitano l'una intorno all'altra.

Più della metà di tutte le stelle si trovano in sistemi stellari binari e questa nuova ricerca ha dimostrato che devono trovarsi in sistemi stellari binari per creare esplosioni massicce.

Un lungo lampo di raggi gamma (GRB), il tipo esaminato in questo studio, si verifica quando una stella massiccia circa dieci volte più grande del nostro sole diventa una supernova, collassa in una stella di neutroni o in un buco nero e spara un getto relativistico di materiale nello spazio. Invece della stella che collassa radialmente verso l'interno, si appiattisce in un disco per conservare il momento angolare. Quando il materiale cade verso l'interno, quel momento angolare lo lancia sotto forma di getto lungo l'asse polare.

Ma per formare quel getto di materia, la stella deve girare abbastanza velocemente da lanciare materiale lungo l'asse. Questo presenta un problema perché le stelle di solito perdono lo spin che acquisiscono molto rapidamente. Modellando il comportamento di queste stelle massicce mentre collassano, i ricercatori sono stati in grado di limitare i fattori che causano la formazione di un getto.

Hanno scoperto che gli effetti delle maree da un vicino vicino - lo stesso effetto che ha la Luna e la Terra bloccate insieme nella loro rotazione - potrebbero essere responsabili della rotazione di queste stelle alla velocità necessaria per creare un lampo di raggi gamma.

I lampi di raggi gamma sono gli eventi più luminosi dell'Universo e sono osservabili dalla Terra quando il loro getto di materiale è puntato direttamente su di noi. Ciò significa che vediamo solo circa il 10-20% dei GRB nei nostri cieli.

L'autrice principale Ashley Chrimes, un dottorato di ricerca studente presso il Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, ha detto:"Stiamo prevedendo che tipo di stelle o sistemi producono lampi di raggi gamma, che sono le più grandi esplosioni nell'Universo. Fino ad ora non era chiaro che tipo di stelle o sistemi binari fosse necessario per produrre quel risultato.

"La domanda è stata come una stella inizia a girare, o mantiene la sua rotazione nel tempo. Abbiamo scoperto che l'effetto delle maree di una stella sul suo partner impedisce loro di rallentare e, in alcuni casi, li sta facendo girare. Stanno rubando energia rotazionale al loro compagno, una conseguenza è che poi si allontanano ulteriormente.

"Ciò che abbiamo determinato è che la maggior parte delle stelle ruota velocemente proprio perché si trovano in un sistema binario".

Lo studio utilizza una raccolta di modelli binari di evoluzione stellare creati dai ricercatori dell'Università di Warwick e dal Dr. J J Eldridge dell'Università di Auckland. Utilizzando una tecnica chiamata sintesi binaria della popolazione, gli scienziati sono in grado di simulare questo meccanismo in una popolazione di migliaia di sistemi stellari e identificare così i rari esempi in cui può verificarsi un'esplosione di questo tipo.

Dott.ssa Elizabeth Stanway, dal Dipartimento di Fisica dell'Università di Warwick, ha dichiarato:"Gli scienziati non hanno modellato in dettaglio l'evoluzione binaria in passato perché è un calcolo molto complesso da fare. Questo lavoro ha considerato un meccanismo fisico all'interno di quei modelli che non abbiamo esaminato prima, ciò suggerisce che i binari possono produrre abbastanza GRB usando questo metodo per spiegare il numero che stiamo osservando.

"C'è stato anche un grosso dilemma sulla metallicita' delle stelle che producono lampi di raggi gamma. Come astronomi, misuriamo la composizione delle stelle e il percorso dominante per i lampi di raggi gamma richiede pochissimi atomi di ferro o altri elementi pesanti nell'atmosfera stellare. C'è stato un enigma sul perché vediamo una varietà di composizioni nelle stelle che producono lampi di raggi gamma, e questo modello offre una spiegazione."

Ashley ha aggiunto:"Questo modello ci consente di prevedere come dovrebbero apparire questi sistemi osservativamente in termini di temperatura e luminosità, e quali potrebbero essere le proprietà del compagno. Ora siamo interessati ad applicare questa analisi per esplorare diversi transitori astrofisici, come raffiche radio veloci, e può potenzialmente modellare eventi più rari come i buchi neri che si sviluppano a spirale nelle stelle".