La Terra viene colpita da lampi di raggi gamma brevi (GRB) quasi tutti i giorni. Ma a volte, un bagliore gigante come GRB 200415A arriva nella nostra galassia, trascinando energia che fa impallidire il nostro sole. Infatti, le esplosioni più potenti nell'universo sono i lampi di raggi gamma.

Ora, gli scienziati hanno dimostrato che GRB 200415A proveniva da un'altra possibile fonte di GRB brevi. È eruttato da un rarissimo, potente stella di neutroni chiamata magnetar.

I GRB rilevati in precedenza provenivano da una distanza relativamente lontana dalla nostra galassia, la Via Lattea. Ma questo veniva da molto più vicino a casa, in termini cosmici.

Le esplosioni di GRB possono disturbare la ricezione dei telefoni cellulari sulla terra, ma possono anche essere messaggeri della primissima storia dell'universo.

Un finale diverso

"Il nostro sole è una stella molto ordinaria. Quando muore, diventerà più grande e diventerà una stella gigante rossa. Dopodiché collasserà in una piccola stella compatta chiamata nana bianca. Ma le stelle che sono molto più massicce del sole giocano un finale diverso, " afferma il prof Soebur Razzaque dell'Università di Johannesburg.

Razzaque guida un team che prevede il comportamento dei GRB per una ricerca pubblicata su Astronomia della natura il 13 gennaio 2021.

"Quando queste stelle massicce muoiono, esplodono in una supernova. Quello che rimane dopo è una stella compatta molto piccola, abbastanza piccolo da stare in una valle di circa 12 miglia (circa 20 km) di diametro. Questa stella è chiamata stella di neutroni. È così denso che solo un cucchiaio peserebbe tonnellate sulla terra, " lui dice.

Queste stelle massicce e ciò che ne rimane causano le più grandi esplosioni dell'universo.

Una frazione di secondo rivelatrice

Gli scienziati sanno da tempo che le supernove emettono lunghi GRB, che sono raffiche più lunghe di due secondi. Nel 2017, hanno scoperto che due stelle di neutroni che si muovono a spirale l'una nell'altra possono anche emettere un breve GRB. L'esplosione del 2017 proveniva da una distanza sicura di 130 milioni di anni luce da noi.

Ma questo non potrebbe spiegare nessuno degli altri GRB che i ricercatori potrebbero rilevare nel nostro cielo quasi ogni giorno.

La situazione è cambiata in una frazione di secondo alle 4:42 del mattino, ora della costa orientale degli Stati Uniti, il 15 aprile. 2020. Quel giorno, un gigantesco bagliore GRB ha spazzato via Marte. Si è annunciato ai satelliti, un veicolo spaziale e la Stazione Spaziale Internazionale in orbita attorno al nostro pianeta. È stato il primo bagliore gigante conosciuto dal lancio nel 2008 del telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA. Ed è durato solo 140 millisecondi, circa un battito di ciglia.

Ma questa volta, i telescopi e gli strumenti orbitanti hanno catturato molti più dati sul flare gigante GRB rispetto al precedente rilevato 16 anni prima.

Scoppi da un'altra fonte

L'elusivo visitatore cosmico è stato chiamato GRB 200415A. La rete interplanetaria (IPN), un consorzio di scienziati, capito da dove proveniva il gigantesco bagliore. GRB 200415A è esploso da una magnetar nella galassia NGC 253, nella costellazione dello scultore, dicono.

Tutti i GRB precedentemente conosciuti sono stati ricondotti a supernova o due stelle di neutroni che si muovono a spirale l'una nell'altra.

"Nella Via Lattea ci sono decine di migliaia di stelle di neutroni, " dice Razzaque. "Di quelli, solo 30 sono attualmente noti per essere magnetar.

"I magneti sono fino a mille volte più magnetici delle normali stelle di neutroni. La maggior parte emette raggi X di tanto in tanto. Ma finora, conosciamo solo una manciata di magnetar che producevano bagliori giganti. Il più luminoso che siamo riusciti a rilevare è stato nel 2004. Poi GRB 200415A è arrivato nel 2020".

Galaxy NGC 253 è fuori casa nostra, la via Lattea, ma è a soli 11,4 milioni di anni luce da noi. Questo è relativamente vicino quando si parla della potenza di frittura nucleare di un gigantesco flare GRB.

Un brillamento gigante è molto più potente dei brillamenti solari del nostro sole, è difficile da immaginare. A volte, grandi eruzioni solari dal nostro sole interrompono la ricezione dei telefoni cellulari e le reti elettriche.

Il gigantesco flare GRB nel 2004 ha interrotto anche le reti di comunicazione.

Seconda ondata catturata per la prima volta

"Nessun due lampi di raggi gamma (GRB) sono mai gli stessi, anche se accadono in modo simile. E nemmeno due magnetar sono uguali. Stiamo ancora cercando di capire come le stelle finiscono la loro vita e come vengono prodotti questi raggi gamma molto energetici, dice Razzaque.

"Solo negli ultimi 20 anni o giù di lì, che disponiamo di tutti gli strumenti per rilevare questi eventi GRB in molti modi diversi:onde gravitazionali, onde radio, luce visibile, Raggi X e raggi gamma."

"GRB 200415A è stata la prima volta in assoluto che sono state rilevate sia la prima che la seconda esplosione di un gigantesco bagliore, " lui dice.

Capire la seconda ondata

Nella ricerca del 2005, Razzaque ha previsto una prima e una seconda esplosione durante un gigantesco bagliore.

Per la ricerca in corso in Astronomia della natura , ha guidato un team che includeva Jonathan Granot della Open University in Israele, Ramandeep Gill della George Washington University e Matthew Baring della Rice University.

Hanno sviluppato un modello teorico aggiornato, o previsione, di come sarebbe una seconda esplosione in un gigantesco bagliore GRB. Dopo il 15 aprile, 2020 , potevano confrontare il loro modello con i dati misurati da GRB 200415A.

"I dati del Fermi Gamma-ray Burst Monitor (Fermi GBM) ci parlano della prima esplosione. I dati del Fermi Large Area Telescope (Fermi LAT) ci parlano della seconda, "dice Razzaque.

"La seconda esplosione è avvenuta circa 20 secondi dopo la prima, e ha un'energia dei raggi gamma molto più alta della prima. È durato anche di più. Dobbiamo ancora capire cosa succede dopo poche centinaia di secondi però".

Messaggeri sul tempo profondo

Se il prossimo brillamento gigante GRB si verificasse più vicino alla nostra galassia, la Via Lattea, un potente radiotelescopio a terra come MeerKAT in Sud Africa, potrebbe essere in grado di rilevarlo, lui dice.

"Sarebbe un'ottima opportunità per studiare la relazione tra le emissioni di raggi gamma ad altissima energia e le emissioni di onde radio nella seconda esplosione. E questo ci direbbe di più su ciò che funziona e non funziona nel nostro modello".

Più comprendiamo queste esplosioni fugaci, meglio possiamo capire l'universo in cui viviamo. Una stella che muore subito dopo l'inizio dell'universo potrebbe interrompere la ricezione del telefono cellulare oggi.

"Anche se i lampi di raggi gamma esplodono da una singola stella, possiamo rilevarli molto presto nella storia dell'universo. Anche tornando a quando l'universo aveva poche centinaia di milioni di anni, " dice Razzaque. "Questo è in una fase estremamente precoce dell'evoluzione dell'universo. Le stelle che sono morte in quel momento... stiamo solo rilevando i loro lampi di raggi gamma ora, perché la luce impiega tempo per viaggiare. Ciò significa che i lampi di raggi gamma possono dirci di più su come l'universo si espande e si evolve nel tempo".

Il Astronomia della natura l'articolo è intitolato "Emissione ad alta energia da un gigantesco bagliore magnetar nella galassia Scultore".