Gli scienziati che utilizzano l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un osservatorio internazionale cooperato dal National Radio Astronomy Observatory (NRAO) della National Science Foundation degli Stati Uniti, hanno registrato per la prima volta la luce di lunghezza d'onda millimetrica da un'esplosione infuocata causata dal fusione di una stella di neutroni con un'altra stella. Il team ha anche confermato che questo lampo di luce è uno dei lampi di raggi gamma di breve durata più energici mai osservati, lasciandosi dietro uno dei bagliori residui più luminosi mai registrati. I risultati della ricerca saranno pubblicati in una prossima edizione di The Astrophysical Journal Letters .

I lampi di raggi gamma (GRB) sono le esplosioni più luminose ed energetiche dell'universo, in grado di emettere più energia in pochi secondi di quanta ne emetterà il nostro sole durante la sua intera vita. GRB 211106A appartiene a una sottoclasse GRB nota come lampi di raggi gamma di breve durata. Queste esplosioni, che gli scienziati ritengono responsabili della creazione degli elementi più pesanti dell'universo, come platino e oro, sono il risultato della catastrofica fusione di sistemi stellari binari contenenti una stella di neutroni. "Queste fusioni si verificano a causa della radiazione delle onde gravitazionali che rimuove energia dall'orbita delle stelle binarie, facendo sì che le stelle si avvicinino a spirale l'una verso l'altra", ha detto Tanmoy Laskar, che presto inizierà a lavorare come assistente professore di fisica e astronomia presso il Università dello Utah. "L'esplosione risultante è accompagnata da getti che si muovono a velocità prossime a quella della luce. Quando uno di questi getti è puntato sulla Terra, osserviamo un breve impulso di radiazione di raggi gamma o un GRB di breve durata."

Un GRB di breve durata di solito dura solo pochi decimi di secondo. Gli scienziati cercano quindi un bagliore residuo, un'emissione di luce causata dall'interazione dei getti con il gas circostante. Anche ancora, sono difficili da rilevare; solo una mezza dozzina di GRB di breve durata sono stati rilevati a lunghezze d'onda radio e fino ad ora nessuno era stato rilevato a lunghezze d'onda millimetriche. Laskar, che ha guidato la ricerca mentre era Excellence Fellow presso la Radboud University nei Paesi Bassi, ha affermato che la difficoltà è l'immensa distanza dai GRB e le capacità tecnologiche dei telescopi. "Gli afterglow GRB di breve durata sono molto luminosi ed energetici. Ma queste esplosioni hanno luogo in galassie lontane, il che significa che la luce proveniente da esse può essere piuttosto debole per i nostri telescopi sulla Terra. Prima di ALMA, i telescopi millimetrici non erano abbastanza sensibili per rilevare questi afterglow. "

A circa 20 miliardi di anni luce dalla Terra, GRB 211106A non fa eccezione. La luce di questo lampo di raggi gamma di breve durata era così debole che mentre le prime osservazioni di raggi X con l'Osservatorio Swift di Neil Gehrels della NASA hanno visto l'esplosione, la galassia ospite non era rilevabile a quella lunghezza d'onda e gli scienziati non sono stati in grado di determinare esattamente dove proveniva l'esplosione. "La luce residua è essenziale per capire da quale galassia provenga un'esplosione e per saperne di più sull'esplosione stessa. Inizialmente, quando era stata scoperta solo la controparte dei raggi X, gli astronomi pensavano che questa esplosione potesse provenire da una galassia vicina", ha affermato Laskar, aggiungendo che una quantità significativa di polvere nell'area ha anche oscurato l'oggetto dal rilevamento nelle osservazioni ottiche con il telescopio spaziale Hubble.

Ogni lunghezza d'onda aggiungeva una nuova dimensione alla comprensione del GRB da parte degli scienziati e il millimetro, in particolare, era fondamentale per scoprire la verità sull'esplosione. "Le osservazioni di Hubble hanno rivelato un campo di galassie immutabile. La sensibilità senza precedenti di ALMA ci ha permesso di individuare la posizione del GRB in quel campo con maggiore precisione, e si è rivelato essere in un'altra debole galassia, che è più lontana. Questo, a sua volta , significa che questo lampo di raggi gamma di breve durata è ancora più potente di quanto pensassimo, rendendolo uno dei più luminosi ed energici mai registrati", ha affermato Laskar.

Wen-fai Fong, assistente professore di fisica e astronomia presso la Northwestern University, ha aggiunto:"Questo breve lampo di raggi gamma è stata la prima volta che abbiamo provato a osservare un evento del genere con ALMA. È molto difficile trovare bagliori residui per brevi lampi, quindi è stato spettacolare catturare questo evento brillare così luminoso. Dopo molti anni di osservazione di queste esplosioni, questa sorprendente scoperta apre una nuova area di studio, poiché ci motiva a osservarne molti di più con ALMA e altri array di telescopi, nel futuro."

Joe Pesce, responsabile del programma della National Science Foundation per NRAO/ALMA, ha dichiarato:"Queste osservazioni sono fantastiche a molti livelli. Forniscono maggiori informazioni per aiutarci a comprendere gli enigmatici lampi di raggi gamma (e l'astrofisica delle stelle di neutroni in generale) e dimostrano quanto siano importanti e complementari le osservazioni a più lunghezze d'onda con i telescopi spaziali e terrestri per comprendere i fenomeni astrofisici."

E c'è ancora molto lavoro da fare su più lunghezze d'onda, sia con i nuovi GRB che con il GRB 211106A, che potrebbe svelare ulteriori sorprese su queste esplosioni. "Lo studio dei GRB di breve durata richiede il rapido coordinamento dei telescopi in tutto il mondo e nello spazio, operanti a tutte le lunghezze d'onda", ha affermato Edo Berger, professore di astronomia all'Università di Harvard.

"Nel caso del GRB 211106A, abbiamo utilizzato alcuni dei più potenti telescopi disponibili:ALMA, il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation, il Chandra X-ray Observatory della NASA e il telescopio spaziale Hubble. James Webb Space Telescope (JWST), ora operativo, e futuri telescopi ottici e radiotelescopi da 20-40 metri come il VLA di prossima generazione (ngVLA), saremo in grado di produrre un quadro completo di questi eventi catastrofici e studiarli a distanze senza precedenti. "

Laskar ha aggiunto:"Con JWST, ora possiamo prendere uno spettro della galassia ospite e conoscere facilmente la distanza, e in futuro potremmo anche usare JWST per catturare i bagliori infrarossi e studiarne la composizione chimica. Con ngVLA, saremo in grado di per studiare la struttura geometrica degli ultimi bagliori e il combustibile di formazione stellare trovato nei loro ambienti ospiti con dettagli senza precedenti. Sono entusiasta di queste imminenti scoperte nel nostro campo". + Esplora ulteriormente

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