Un potente getto di materiale ad alta velocità è mostrato in blu al centro di questa simulazione tridimensionale al computer degli istanti successivi al collasso di un sistema binario di stelle di neutroni che ha formato un buco nero. Mentre il getto produce radiazioni molto luminose, solo un osservatore in cima alla figura lo vedrebbe poiché è diretto lungo il getto stesso, come il raggio di un faro o un puntatore laser. Il lavoro dell'astrofisico teorico dell'OSU Davide Lazzati e collaboratori riguarda l'alone di materiale (in verde nella figura) che si espande lateralmente e dà origine a un lampo di raggi X più fioco ma distinguibile. Si ritiene che sia questa emissione secondaria, visibile da ogni direzione, che è stato rilevato contemporaneamente all'impulso delle onde gravitazionali e che ha permesso la localizzazione della sorgente e il suo follow-up da dozzine di telescopi e satelliti in tutto il mondo. Figura da Lazzati et al. 2017, ApJ , 848, L6.
Più di un mese prima di un rilevamento rivoluzionario di un breve lampo di raggi gamma - una scoperta annunciata oggi - gli scienziati dell'Oregon State University avevano previsto che si sarebbe verificata una tale scoperta.
Scienziati provenienti da collaborazioni statunitensi ed europee sono confluiti nel National Press Club di Washington, DC, oggi per dire che hanno rilevato un lampo di raggi X/gamma che ha coinciso con uno scoppio di onde gravitazionali, seguita dalla luce visibile di una nuova esplosione cosmica chiamata kilonova.
Le onde gravitazionali sono state rilevate per la prima volta nel settembre 2015, e anche quello fu un evento letterario in fisica e astronomia; confermò una delle principali previsioni della teoria della relatività generale di Albert Einstein del 1915 e guadagnò un premio Nobel per gli scienziati che le scoprirono.
"Un rilevamento simultaneo di raggi gamma e onde gravitazionali dallo stesso punto nel cielo è una pietra miliare nella nostra comprensione dell'universo, " ha detto Davide Lazzati, un astrofisico teorico presso l'OSU College of Science. "I raggi gamma consentono una precisa localizzazione della provenienza delle onde gravitazionali, e le informazioni combinate provenienti dalla radiazione gravitazionale ed elettromagnetica consentono agli scienziati di sondare il sistema binario di stelle di neutroni responsabile in modi senza precedenti. Possiamo dire cose come da quale galassia provengono le onde, se ci sono altre stelle nelle vicinanze, e se le onde gravitazionali sono seguite o meno da radiazioni visibili dopo poche ore o giorni."
Collaboratori del Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, noto come LIGO, e il team Virgo dell'Osservatorio gravitazionale europeo il 17 agosto, 2017, rilevate onde gravitazionali - increspature nel tessuto dello spazio-tempo - prodotte dalla coalescenza di due stelle di neutroni.
Circa due secondi dopo, Il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA ha rilevato un breve lampo di raggi X e gamma dalla stessa posizione nel cielo.
"Il transitorio di Fermi è maggiore di 1, 000 volte più debole di un lampo gamma corto "normale" e ha le caratteristiche che avevamo previsto, Lazzati ha detto. "Non era stata fatta nessun'altra previsione di tali lampi. Quasi solo con carta e penna, potremmo dire ehi, potremmo vedere le esplosioni, anche se non sono in una configurazione che li renda evidenti".
Il 6 luglio, Il gruppo di teorici di Lazzati aveva pubblicato un articolo che prevedeva che, contrariamente alle stime precedenti della comunità degli astrofisici, è stato possibile rilevare brevi lampi di raggi gamma associati all'emissione gravitazionale della coalescenza di stelle di neutroni binarie, indipendentemente dal fatto che il lampo di raggi gamma puntasse o meno verso la Terra.
Il documento è apparso sulla rivista Avvisi mensili della Royal Astronomical Society .
"I raggi X e gamma sono collimati, come la luce di un faro, e può essere facilmente rilevato solo se il raggio punta verso la Terra, " disse Lazzati. " Onde gravitazionali, d'altra parte, sono quasi isotropi e possono sempre essere rilevati. Abbiamo sostenuto che l'interazione del getto del lampo gamma corto con l'ambiente circostante crea una fonte secondaria di emissione chiamata bozzolo. Il bozzolo è molto più debole del raggio principale e non è rilevabile se il raggio principale punta verso i nostri strumenti. Però, potrebbe essere rilevato per esplosioni vicine il cui raggio punta lontano da noi."
Dalla scoperta della prima onda gravitazionale, ci sono stati altri tre rilevamenti confermati, compreso quello di agosto che è stato visto congiuntamente dagli scienziati dei gruppi LIGO e Virgo.
"Tutte le osservazioni fino all'ultima provenivano dalla coalescenza di sistemi binari di buchi neri, " ha detto Lazzati. "Anche se questi sistemi sono interessanti, sono oscure in qualsiasi altra forma di radiazione e relativamente poco si può capire da loro rispetto ai sistemi binari di stelle di neutroni.
"È un insieme di circostanze davvero fortunato per un teorico, dove hai una teoria funzionante da utilizzare per fare previsioni e nuovi strumenti come LIGO e Virgo che vengono online per testarli, Lazzati ha detto. "Gli scienziati non fanno previsioni perché vogliamo avere ragione - facciamo previsioni perché vogliamo metterle alla prova. Anche se ci sbagliamo, stiamo ancora imparando qualcosa, ma è molto più eccitante avere ragione".
Il termine stella di neutroni si riferisce al nucleo collassato gravitazionalmente di una grande stella; le stelle di neutroni sono le più piccole, stelle più dense conosciute. Secondo la Nasa, La materia delle stelle di neutroni è così compatta che una quantità delle dimensioni di una zolletta di zucchero pesa più di un miliardo di tonnellate.
