Nel giugno 2016, un team internazionale di 31 astronomi, guidato da Eleonora Troja dell'Università del Maryland e tra cui Nathaniel Butler dell'Arizona State University, catturato una stella enorme mentre è morta in un'esplosione titanica nelle profondità dello spazio.

L'esplosione della stella morente ha rilasciato in circa 40 secondi l'energia che il Sole rilascia durante tutta la sua vita, il tutto concentrato in un fascio stretto di raggi gamma puntati per caso verso la Terra.

I risultati della squadra, riportato sulla rivista scientifica Natura , fornire una forte evidenza per uno dei due modelli concorrenti su come i lampi di raggi gamma (GRB) producono la loro energia.

"Queste sono le esplosioni più luminose dell'universo, "dice Maggiordomo, professore associato presso la School of Earth and Space Exploration dell'ASU. "E siamo stati in grado di misurare lo sviluppo e il decadimento di questo quasi dall'esplosione iniziale".

riflessi pronti

L'esplosione di raggi gamma del 25 giugno 2016, è stato rilevato da due satelliti della NASA che monitorano il cielo per tali eventi, il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi e la missione Swift Gamma-Ray Burst.

Gli osservatori satellitari hanno rilevato l'esplosione di raggi gamma, identificato da dove proveniva nel cielo, e ha inviato la sua posizione celeste in pochi secondi ai telescopi automatizzati a terra.

Il telescopio MASTER-IRC dell'Osservatorio del Teide nelle Isole Canarie lo ha osservato per primo, entro un minuto dalla notifica satellitare. Il telescopio fa parte della rete russa MASTER di telescopi robotici presso l'Osservatorio del Teide. Ha effettuato osservazioni ottiche di luce mentre la fase iniziale era ancora attiva, raccogliere dati sulla quantità di luce ottica polarizzata rispetto alla luce totale prodotta.

Dopo che il sole tramontò su questa struttura otto ore e mezza dopo, la telecamera RATER in cui è coinvolta l'ASU ha iniziato ad osservare. RATIR è l'acronimo di Reionization And Transients InfraRed camera; è montato su un telescopio controllato roboticamente da 1,5 metri (60 pollici) situato sul picco di San Pedro Mártir, all'Osservatorio Astronomico Nazionale del Messico in Baja California. Butler è l'investigatore principale della telecamera completamente automatizzata.

Il maggiordomo spiega, "Nel migliore dei casi, ci vogliono uno o due minuti prima che il nostro telescopio raggiunga la posizione dell'esplosione. In questo caso, abbiamo dovuto aspettare che sorgesse all'orizzonte. Ciò significa che il lampo gamma stesso era terminato, e stavamo osservando quello che viene chiamato il bagliore residuo. Questa è l'esplosione in dissolvenza mentre la radiazione colpisce il mezzo interstellare attorno alla stella che è esplosa".

Lui dice, "La telecamera ratir ci consente di acquisire immagini simultanee in sei colori, due ottiche e quattro nel vicino infrarosso. Negli ultimi cinque anni, RATIR ha ripreso 155 lampi di raggi gamma".

Misteriosi raggi di energia

Sebbene i lampi di raggi gamma siano noti da circa cinquant'anni, gli astronomi sono ancora per lo più all'oscuro di come eruttano.

"Nonostante una lunga storia di osservazioni, "Il maggiordomo dice, "il meccanismo di emissione che guida i lampi di raggi gamma rimane in gran parte misterioso".

I lampi di raggi gamma vengono rilevati circa una volta al giorno e sono brevi, ma intenso, lampi di radiazioni gamma. Vengono da tutte le direzioni diverse nel cielo, e durano da decine di millisecondi a circa un minuto, rendendo difficile osservarli in dettaglio.

Gli astronomi ritengono che la maggior parte di queste esplosioni siano associate alle supernove. Questi si verificano quando una stella massiccia raggiunge la fine della sua normale esistenza e esplode in una colossale esplosione. Una supernova emette alcuni degli strati esterni della stella, mentre il suo nucleo e gli strati rimanenti collassano in pochi secondi in una stella di neutroni o, in the case of highly massive stars, a black hole.

Continued RATIR observations over weeks following the June 2016 outburst showed that the gamma rays were shot out in a beam about two degrees wide, or roughly four times the apparent size of the Moon. It was sheer chance that Earth happened to lie within the beam.

Beaming effects, Butler says, may result from the spin of the black hole produced after the supernova explosion, as it releases material along its poles.

Magnetic focus

"We think the gamma-ray emission is due to highly energetic electrons, propelled outward like a fireball, " Butler says. Magnetic fields must also be present, Aggiunge, and theories differ as to how the fields are produced and to what extent the flow of magnetic energy outward is important.

A key diagnostic is measuring the radiation's polarization, he explains. Questo, astronomers think, is largely controlled by the strength of the magnetic fields that focus the radiation. Butler says, "Measuring the strength of magnetic fields by their polarization effects can tell us about the mechanisms that accelerate particles such as electrons up to very high energies and cause them to radiate at gamma-ray energies."

In the case of the June 2016 blast, the scientists were able to measure polarization using MASTER within minutes, an unprecedented early discovery. The large amount of polarization the team observed indicates that powerful magnetic fields were confining and directing it. This lends support for the magnetic origin model for gamma-ray bursters.

While gamma-ray bursters have many more mysteries to be unfolded, Butler says, "this is the first strong evidence that the early shocks generated by these bursts are magnetically driven."