Otto mesi fa, il rilevamento di onde gravitazionali da una fusione di stelle di neutroni binarie ha fatto sì che noi e altri astronomi di tutto il mondo ci precipitassimo ad osservare uno degli eventi più energetici dell'universo.

Quello che la maggior parte delle persone non si rende conto è che abbiamo continuato a osservare l'evento ogni poche settimane da allora fino ad oggi.

Il nostro team ha iniziato a cercare le emissioni radio dalla fusione, noto come GW170817, effettuando un rilevamento due settimane dopo l'evento di agosto. Ora, l'emissione radio inizia a svanire.

Mentre ci prepariamo a salutare (almeno per ora) questo incredibile oggetto, riflettiamo su ciò che abbiamo imparato finora, con il nostro documento accettato per la pubblicazione nel Giornale Astrofisico .

Il rilevamento di onde gravitazionali e radiazioni elettromagnetiche (come luce e onde radio) dallo stesso oggetto significa che i fisici sono stati in grado di:

• confermare una previsione della relatività generale secondo cui le onde gravitazionali viaggiano alla velocità della luce
• scopri come si comporta la materia quando la stringi più forte che nel nucleo di un atomo
• spiegare dove viene prodotto parte dell'oro (e altri elementi pesanti) nell'universo
• e iniziare a risolvere un mistero vecchio di decenni su ciò che provoca brevi lampi di raggi gamma.

Osservando la fusione

I radiotelescopi come l'Australia Telescope Compact Array e il Jansky Very Large Array (negli Stati Uniti) sono progettati per rilevare le radiazioni elettromagnetiche con lunghezze d'onda da centimetri a metri.

A differenza della luce visibile, le onde radio viaggiano nello spazio quasi senza l'ostacolo della polvere. Possono essere rilevati sia di giorno che di notte:i radiotelescopi possono osservare tutto il giorno.

Le onde radio che abbiamo rilevato hanno viaggiato per 130 milioni di anni luce dalla galassia NGC 4993 dove è avvenuta la fusione delle stelle di neutroni.

Quando le due stelle di neutroni si sono scontrate hanno emesso un'esplosione di raggi gamma poco dopo, che è stato rilevato dal satellite Fermi 1,74 secondi dopo le onde gravitazionali. Quello che è successo dopo l'esplosione è quello che tutti abbiamo cercato di capire.

Entro 12 ore gli astronomi avevano rilevato un luminoso, segnale di dissolvenza in luce visibile. Pensiamo che provenga dal materiale di una stella di neutroni espulso al 50% della velocità della luce. Era incandescente a causa di un mucchio di decadimenti radioattivi.

Le stelle di neutroni sono gli oggetti più densi che conosciamo, tranne che per i buchi neri:immagina il Sole schiacciato in una regione delle dimensioni di una città.

Quando due stelle di neutroni si scontrano formano un nuovo oggetto che ha massa leggermente inferiore alle due stelle originali:in questo caso probabilmente un nuovo buco nero. Una piccola frazione della massa viene espulsa sia come materia che come energia (ricorda E=mc ²⁾ ed è quello che rileviamo sulla Terra.

Cosa ci dicono le onde radio?

L'emissione radio che abbiamo rilevato giorni dopo, anche se, è un'altra cosa.

Le onde radio vengono create quando gli elettroni vengono accelerati nei campi magnetici. Questo accade ai fronti d'urto nello spazio, mentre il materiale delle esplosioni stellari si schianta contro le cose intorno alla stella.

Questa sostanza è chiamata mezzo interstellare ed è circa 10 quintilioni di volte meno densa dell'aria sulla Terra (quasi, ma non del tutto, un vuoto). La natura delle onde radio ci dice i dettagli di questo shock, che possiamo percorrere indietro nel tempo per cercare di capire l'esplosione.

Una grande domanda è se ci fosse uno stretto getto di materiale che si muoveva al 99,99% della velocità della luce che è uscito dall'esplosione e ha colpito il mezzo interstellare.

Pensiamo che questi debbano accadere nei lampi di raggi gamma:è successo qui?

Cosa è successo nell'esplosione?

Non siamo ancora sicuri dei dettagli, ma non pensiamo che ci sia stato un jet di successo in GW170817. Questo perché ora abbiamo osservato che l'emissione radio inizia a svanire (l'emissione ottica ha iniziato a svanire immediatamente).

Questo mostra che l'esplosione probabilmente non è un classico lampo di raggi gamma con getti relativistici, come mostrato nella figura sottostante (a sinistra). Ciò che è più probabile è che stiamo assistendo a un "bozzolo" di materiale che è scoppiato dall'esplosione.

Allora da dove viene questo materiale?

Il materiale espulso dalle stelle di neutroni (noto come ejecta) si muoveva velocemente, circa il 50% della velocità della luce. E se ci fosse un getto ancora più veloce (99,99% della velocità della luce) che si verificasse subito dopo?

Questo getto potrebbe aver fatto esplodere una bolla nel materiale espulso, facendolo muovere più velocemente (forse il 90% della velocità della luce) e fermando il getto nelle sue tracce:lo chiamiamo bozzolo.

Dire addio (per ora)

Dopo otto mesi passati a guardare GW170817 sappiamo che è diverso da tutto ciò che abbiamo visto prima, e si è comportato in modi completamente inaspettati.

L'emissione radio ora sta svanendo, ma questa potrebbe non essere la fine della storia. La maggior parte dei modelli prevede un bagliore residuo a lungo termine dalle fusioni di stelle di neutroni, quindi GW170817 potrebbe riapparire mesi o addirittura anni in futuro.

Intanto, stiamo aspettando con impazienza che il Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) inizi la sua prossima serie di osservazioni all'inizio del prossimo anno. Potremmo persino catturare un nuovo tipo di evento, una stella di neutroni che si fonde con un buco nero.

Questo articolo è stato originariamente pubblicato su The Conversation. Leggi l'articolo originale.