Un team internazionale di astronomi ha scoperto che alcuni lampi di raggi gamma brevi (GRB) non hanno avuto origine come naufraghi nella vastità dello spazio intergalattico come erano inizialmente apparsi. Uno studio multi-osservatorio più approfondito ha invece scoperto che questi GRB apparentemente isolati si sono effettivamente verificati in galassie notevolmente distanti, e quindi deboli, fino a 10 miliardi di anni luce di distanza.

Questa scoperta suggerisce che i brevi GRB, che si formano durante le collisioni di stelle di neutroni, potrebbero essere stati più comuni in passato del previsto. Poiché le fusioni di stelle di neutroni creano elementi pesanti, inclusi oro e platino, l'universo potrebbe essere stato seminato anche di metalli preziosi prima del previsto.

Lo studio è stato accettato per la pubblicazione negli Avvisi mensili della Royal Astronomical Society ed è disponibile in formato prestampato su arXiv.org.

"Molti GRB corti si trovano in galassie luminose relativamente vicine a noi, ma alcuni di loro sembrano non avere una corrispondente sede galattica", ha detto Brendan O'Connor, autore principale dello studio e astronomo sia all'Università del Maryland che al George Università di Washington. "Individuando dove hanno origine i brevi GRB, siamo stati in grado di esaminare una serie di dati provenienti da più osservatori per trovare il debole bagliore di galassie che erano semplicemente troppo lontane per essere riconosciute prima."

Metodologia

Questa investigazione cosmica ha richiesto la potenza combinata di alcuni dei più potenti telescopi sulla Terra e nello spazio, inclusi due Osservatori Maunakea alle Hawaii—W. Osservatorio M. Keck e telescopio Gemini North, nonché il telescopio Gemini South in Cile. I due telescopi Gemini costituiscono l'Osservatorio Internazionale Gemini, gestito dal NOIRLab di NSF. Altri osservatori coinvolti in questa ricerca includono il telescopio spaziale Hubble della NASA/ESA, il Lowell Discovery Telescope in Arizona, il Gran Telescopio Canarias in Spagna e il Very Large Telescope dell'European Southern Observatory in Cile.

I ricercatori hanno iniziato la loro ricerca esaminando i dati su 120 GRB catturati da due strumenti a bordo dell'Osservatorio Swift di Neil Gehrels della NASA:lo Swift's Burst Alert Telescope, che ha segnalato che era stata rilevata un'esplosione; e il telescopio a raggi X di Swift, che ha identificato la posizione generale del bagliore di raggi X del GRB. Ulteriori studi sul bagliore residuo effettuati con l'Osservatorio Lowell hanno individuato in modo più accurato la posizione dei GRB.

Gli studi sull'afterglow hanno scoperto che 43 dei brevi GRB non erano associati a nessuna galassia conosciuta e apparivano nello spazio relativamente vuoto tra le galassie.

"Questi GRB senza host presentavano un mistero intrigante e gli astronomi avevano proposto due spiegazioni per la loro esistenza apparentemente isolata", ha affermato O'Connor.

Un'ipotesi era che le stelle di neutroni progenitrici si fossero formate come una coppia binaria all'interno di una galassia lontana, si sarebbero spostate insieme nello spazio intergalattico e alla fine si fossero fuse miliardi di anni dopo. L'altra ipotesi era che le stelle di neutroni si unissero a molti miliardi di anni luce di distanza nelle loro galassie di origine, che ora appaiono estremamente deboli a causa della loro vasta distanza dalla Terra.

"Abbiamo ritenuto che questo secondo scenario fosse il più plausibile per spiegare una grande frazione di eventi senza host", ha affermato O'Connor. "Abbiamo quindi utilizzato i più potenti telescopi sulla Terra per raccogliere immagini profonde delle posizioni dei GRB e abbiamo scoperto galassie altrimenti invisibili a 8-10 miliardi di anni luce di distanza dalla Terra".

Per effettuare queste rilevazioni, gli astronomi hanno utilizzato una varietà di strumenti ottici e infrarossi, tra cui lo spettrometro di imaging a bassa risoluzione (LRIS) e lo spettrografo multioggetto per l'esplorazione a infrarossi (MOSFIRE) dell'Osservatorio Keck, nonché lo spettrografo multioggetto Gemini montato su entrambi Gemelli del Nord e Gemelli del Sud.

Cosa c'è dopo

Questo risultato potrebbe aiutare gli astronomi a comprendere meglio l'evoluzione chimica dell'universo. La fusione di stelle di neutroni innesca una serie a cascata di reazioni nucleari necessarie per produrre metalli pesanti, come oro, platino e torio. Spostare indietro la scala temporale cosmica sulle fusioni di stelle di neutroni significa che il giovane universo era molto più ricco di elementi pesanti di quanto si conoscesse in precedenza.

"Questo spinge indietro la scala temporale quando l'universo ha ricevuto il 'tocco di Mida' ed è diventato seminato con gli elementi più pesanti sulla tavola periodica", ha detto O'Connor. + Esplora ulteriormente

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