La fortuna e l'attrezzatura scientifica all'avanguardia hanno permesso agli scienziati di osservare un getto Gamma Ray Burst con un radiotelescopio e di rilevare per la prima volta la polarizzazione delle onde radio al suo interno, avvicinandoci alla comprensione di ciò che provoca le esplosioni più potenti dell'universo .

I Gamma Ray Bursts (GRB) sono le esplosioni più energetiche dell'universo, emettendo potenti getti che viaggiano nello spazio a oltre il 99,9% della velocità della luce, come una stella molto più massiccia del nostro sole collassa alla fine della sua vita per produrre un buco nero.

Studiare la luce dei getti Gamma Ray Burst mentre la rileviamo viaggiare nello spazio è la nostra migliore speranza di capire come si formano questi potenti getti, ma gli scienziati devono essere veloci per posizionare i loro telescopi e ottenere i dati migliori. Il rilevamento di onde radio polarizzate dal getto di un burst, reso possibile da una nuova generazione di radiotelescopi avanzati, offre nuovi indizi su questo mistero.

La luce di questo particolare evento, noto come GRB 190114C, che esplose con la forza di milioni di soli di TNT circa 4,5 miliardi di anni fa, ha raggiunto il Neil Gehrels Swift Observatory della NASA il 14 gennaio, 2019.

Un rapido allarme di Swift ha permesso al team di ricerca di dirigere il telescopio Atacama Large Millimeter/Sub-millimeter Array (ALMA) in Cile per osservare l'esplosione appena due ore dopo che Swift l'ha scoperta. Due ore dopo il team è stato in grado di osservare il GRB dal telescopio Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) quando è diventato visibile nel New Mexico, STATI UNITI D'AMERICA.

La combinazione delle misurazioni di questi osservatori ha permesso al team di ricerca di determinare la struttura dei campi magnetici all'interno del getto stesso, che influenza il modo in cui la luce radio viene polarizzata. Le teorie prevedono diverse disposizioni dei campi magnetici all'interno del getto a seconda dell'origine dei campi, quindi l'acquisizione di dati radio ha permesso ai ricercatori di testare queste teorie con osservazioni dai telescopi per la prima volta.

Il gruppo di ricerca, dell'Università di Bath, Università nordoccidentale, l'Università Aperta di Israele, Università di Harvard, California State University di Sacramento, l'Istituto Max Planck di Garching, e la Liverpool John Moores University hanno scoperto che solo lo 0,8% della luce del getto era polarizzato, il che significa che il campo magnetico del getto è stato ordinato solo su chiazze relativamente piccole, ciascuna inferiore a circa l'1% del diametro del getto. Macchie più grandi avrebbero prodotto più luce polarizzata.

Queste misurazioni suggeriscono che i campi magnetici possono svolgere un ruolo strutturale meno significativo nei getti GRB di quanto si pensasse in precedenza.

Questo ci aiuta a restringere le possibili spiegazioni per ciò che causa e alimenta queste straordinarie esplosioni. Lo studio è pubblicato su Lettere per riviste astrofisiche .

Primo autore Dr. Tanmoy Laskar, dal gruppo di astrofisica dell'Università di Bath, ha dichiarato:"Vogliamo capire perché alcune stelle producono questi straordinari getti quando muoiono, e il meccanismo con cui questi getti vengono alimentati, i deflussi più veloci conosciuti nell'universo, muovendosi a velocità prossime a quella della luce e risplendendo dell'incredibile luminosità di oltre un miliardo di soli messi insieme.

"Ero in un taxi diretto all'aeroporto O'Hare di Chicago, a seguito di una visita con i collaboratori quando è scoppiata la raffica. L'estrema luminosità di questo evento e il fatto che sia stato subito visibile in Cile ne hanno fatto un obiettivo primario per il nostro studio, e così ho immediatamente contattato ALMA per dire che stavamo per osservare questo, nella speranza di rilevare il primo segnale di radiopolarizzazione.

"È stato un caso che l'obiettivo fosse ben posizionato nel cielo per le osservazioni sia con ALMA in Cile che con VLA nel New Mexico. Entrambe le strutture hanno risposto rapidamente e il tempo era eccellente. Abbiamo quindi trascorso due mesi in un processo meticoloso per assicurarci che il nostro la misurazione era genuina e priva di effetti strumentali.Tutto verificato, ed è stato emozionante.

Dott.ssa Kate Alexander, che ha condotto le osservazioni VLA, ha dichiarato:"I dati a frequenza più bassa del VLA hanno contribuito a confermare che stavamo vedendo la luce dal jet stesso, piuttosto che dall'interazione del getto con il suo ambiente."

Il Dr. Laskar ha aggiunto:"Questa misurazione apre una nuova finestra sulla scienza dei GRB e sugli studi sui getti astrofisici energetici. Vorremmo capire se il basso livello di polarizzazione misurato in questo evento è caratteristico di tutti i GRB, e se così fosse, what this could tell us about the magnetic structures in GRB jets and the role of magnetic fields in powering jets throughout the universe."

Professor Carole Mundell, Head of Astrophysics at the University of Bath, added:"The exquisite sensitivity of ALMA and rapid response of the telescopes has, per la prima volta, allowed us to swiftly and accurately measure the degree of polarisation of microwaves from a GRB afterglow just two hours after the blast and probe the magnetic fields that are thought to drive these powerful, ultrafast outflows."

The research team plans to hunt for more GRBs to continue to unravel the mysteries of the biggest explosions in the universe.

The study "ALMA detection of a linearly polarized reverse shock in GRB 190114C" is published in Lettere per riviste astrofisiche .