Questa immagine fornisce tre diverse prospettive su GRB150101B, il primo analogo cosmico conosciuto di GW170817, l'evento delle onde gravitazionali scoperto nel 2017. Al centro, un'immagine del telescopio spaziale Hubble mostra la galassia in cui ha avuto luogo GRB150101B. In alto a destra, due immagini a raggi X dall'osservatorio a raggi X Chandra della NASA mostrano l'evento come è apparso il 9 gennaio, 2015 (a sinistra), con un getto visibile in basso ea sinistra; e un mese dopo, il 10 febbraio, 2015 (a destra), mentre il getto svaniva. Il punto luminoso dei raggi X è il nucleo della galassia. Credito:NASA/CXC
Il 16 ottobre, 2017, un gruppo internazionale di astronomi e fisici ha riferito con entusiasmo della prima rilevazione simultanea di onde luminose e gravitazionali dalla stessa sorgente:una fusione di due stelle di neutroni. Ora, un team che comprende diversi astronomi dell'Università del Maryland ha identificato un parente diretto di quell'evento storico.
L'oggetto appena descritto, denominato GRB150101B, è stato segnalato come un lampo di raggi gamma localizzato dall'Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA nel 2015. Osservazioni di follow-up dall'Osservatorio a raggi X Chandra della NASA, l'Hubble Space Telescope (HST) e il Discovery Channel Telescope (DCT) suggeriscono che GRB150101B condivida notevoli somiglianze con la fusione di stelle di neutroni, denominato GW170817, scoperto dal Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) e osservato da più telescopi di raccolta della luce nel 2017.
Un nuovo studio suggerisce che questi due oggetti separati possono, infatti, essere direttamente correlato. I risultati sono stati pubblicati il 16 ottobre 2018 sulla rivista Comunicazioni sulla natura .
"Passare da un oggetto rilevato a due è un grande passo, ", ha affermato l'autrice principale dello studio Eleonora Troja, uno scienziato ricercatore associato presso il Dipartimento di Astronomia dell'UMD con un appuntamento congiunto presso il Goddard Space Flight Center della NASA. "La nostra scoperta ci dice che eventi come GW170817 e GRB150101B potrebbero rappresentare una classe completamente nuova di oggetti in eruzione che si accendono e si spengono e potrebbero effettivamente essere relativamente comuni".
Troja e i suoi colleghi sospettano che sia GRB150101B che GW170817 siano stati prodotti dallo stesso tipo di evento:una fusione di due stelle di neutroni. Queste catastrofiche coalescenze generarono ciascuna un getto stretto, o raggio, di particelle ad alta energia. Ciascuno dei getti produceva un breve, intenso lampo di raggi gamma (GRB):un potente lampo che dura solo pochi secondi. GW170817 ha anche creato increspature nello spazio-tempo chiamate onde gravitazionali, suggerendo che questa potrebbe essere una caratteristica comune delle fusioni di stelle di neutroni.
L'apparente corrispondenza tra GRB150101B e GW170817 è sorprendente:entrambi hanno prodotto un lampo gamma insolitamente debole e di breve durata ed entrambi erano una fonte di luce ottica blu ed emissione di raggi X a lunga durata. Anche le galassie ospiti sono notevolmente simili, sulla base delle osservazioni HST e DCT. Entrambe sono galassie ellittiche luminose con una popolazione di stelle di alcuni miliardi di anni che non mostrano alcuna prova di nuova formazione stellare.
"Abbiamo un caso di sosia cosmici, ", ha affermato il coautore dello studio Geoffrey Ryan, ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Astronomia dell'UMD e membro del Joint Space-Science Institute. "Sembrano uguali, agire allo stesso modo e venire da quartieri simili, quindi la spiegazione più semplice è che appartengono alla stessa famiglia di oggetti."
Sia nei casi di GRB150101B che di GW170817, l'esplosione è stata probabilmente vista "fuori asse, " questo è, con il getto che non punta direttamente verso la Terra. Finora, questi eventi sono gli unici due GRB corti fuori asse che gli astronomi hanno identificato.
L'emissione ottica da GRB150101B è in gran parte nella porzione blu dello spettro, fornendo un indizio importante che questo evento è un'altra kilonova, come visto in GW170817. Una kilonova è un lampo luminoso di luce radioattiva che produce grandi quantità di elementi importanti come l'argento, oro, platino e uranio.
Sebbene ci siano molti punti in comune tra GRB150101B e GW170817, ci sono due differenze molto importanti. Uno è la loro posizione:GW170817 è relativamente vicino, a circa 130 milioni di anni luce dalla Terra, mentre GRB150101B si trova a circa 1,7 miliardi di anni luce di distanza.
La seconda importante differenza è che, a differenza di GW170817, i dati sulle onde gravitazionali non esistono per GRB150101B. Senza queste informazioni, la squadra non può calcolare le masse dei due oggetti che si sono fusi. È possibile che l'evento sia il risultato della fusione di un buco nero e di una stella di neutroni, piuttosto che due stelle di neutroni.
"Sicuramente è solo una questione di tempo prima che un altro evento come GW170817 fornisca sia dati sulle onde gravitazionali che immagini elettromagnetiche. Se la prossima osservazione del genere rivela una fusione tra una stella di neutroni e un buco nero, sarebbe davvero rivoluzionario, " ha detto il coautore dello studio Alexander Kutyrev, uno scienziato ricercatore associato presso il Dipartimento di Astronomia dell'UMD con un appuntamento congiunto presso il Goddard Space Flight Center della NASA. "Le nostre ultime osservazioni ci danno una rinnovata speranza che vedremo un evento del genere tra non molto".
È possibile che alcune fusioni come quelle viste in GW170817 e GRB150101B siano state rilevate in precedenza, ma non sono stati identificati correttamente utilizzando osservazioni complementari in diverse lunghezze d'onda della luce, secondo i ricercatori. Senza tali rilevamenti, in particolare, a lunghezze d'onda più lunghe come i raggi X o la luce ottica, è molto difficile determinare la posizione precisa degli eventi che producono lampi di raggi gamma.
Nel caso di GRB150101B, gli astronomi hanno inizialmente pensato che l'evento potesse coincidere con una sorgente di raggi X rilevata da Swift al centro della galassia. La spiegazione più probabile per una tale fonte sarebbe un buco nero supermassiccio che divora gas e polvere. Però, osservazioni successive con Chandra hanno posizionato l'evento più lontano dal centro della galassia ospite.
Secondo i ricercatori, anche se LIGO fosse stato operativo all'inizio del 2015, molto probabilmente non avrebbe rilevato onde gravitazionali da GRB150101B a causa della maggiore distanza dell'evento dalla Terra. lo stesso, ogni nuovo evento osservato sia con LIGO che con più telescopi per la raccolta della luce aggiungerà nuovi importanti pezzi al puzzle.
"Ogni nuova osservazione ci aiuta a imparare meglio come identificare le kilonovae con impronte spettrali:l'argento crea un colore blu, mentre oro e platino aggiungono una sfumatura di rosso, Per esempio, " ha aggiunto Troja. "Siamo stati in grado di identificare questa kilonova senza dati sulle onde gravitazionali, quindi forse in futuro, saremo anche in grado di farlo senza osservare direttamente un lampo di raggi gamma".
Il documento di ricerca, "Una luminosa kilonova blu e un getto fuori asse da una fusione binaria compatta a z=0.1341, "Eleonora Troia, Geoffrey Ryan, Luigi Piro, Hendrik van Eerten, S. Bradley Cenko, Yongmin Yoon, Seong Kook Lee, Myungshin Im, Takanori Sakamoto, Pradip Gatkin, Alexander Kutyrev e Sylvain Veilleux, è stato pubblicato sulla rivista Comunicazioni sulla natura il 16 ottobre, 2018.
