Mentre il satellite INTEGRAL dell'ESA osservava il cielo, ha individuato un'esplosione di raggi gamma (fotoni ad alta energia) provenienti dalla vicina galassia M82. Solo poche ore dopo, il telescopio spaziale a raggi X XMM-Newton dell'ESA ha cercato un bagliore residuo dell'esplosione, ma non ne ha trovato alcuno.
Un team internazionale, che comprende ricercatori dell’Università di Ginevra (UNIGE), ha capito che l’esplosione doveva essere stata un bagliore extragalattico di una magnetar, una giovane stella di neutroni con un campo magnetico eccezionalmente forte. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature .
Il 15 novembre 2023, il satellite INTEGRAL dell'ESA ha rilevato un'improvvisa esplosione di un oggetto raro. Per solo un decimo di secondo nel cielo è apparsa una breve esplosione di raggi gamma energetici. "I dati satellitari sono stati ricevuti nell'INTEGRAL Science Data Center (ISDC), situato nel sito Ecogia del Dipartimento di Astronomia dell'UNIGE, da dove è stato inviato un allarme di burst di raggi gamma agli astronomi di tutto il mondo, solo 13 secondi dopo il suo rilevamento," spiega Carlo Ferrigno, ricercatore senior presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell'UNIGE, PI dell'ISDC e coautore della pubblicazione.
Il software IBAS (Integral Burst Alert System) ha fornito una localizzazione automatica in coincidenza con la galassia M82, distante 12 milioni di anni luce. Questo sistema di allarme è stato sviluppato ed è gestito da scienziati e ingegneri dell'UNIGE in collaborazione con colleghi internazionali.
"Ci siamo subito resi conto che si trattava di un'allerta speciale. I lampi di raggi gamma provengono da molto lontano e da qualsiasi parte del cielo, ma questo lampo proveniva da una galassia luminosa vicina", spiega Sandro Mereghetti dell'Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF-IASF) ) a Milano, Italia, autore principale della pubblicazione e collaboratore di IBAS.
Il team ha immediatamente richiesto al telescopio spaziale XMM-Newton dell'ESA di eseguire un'osservazione di follow-up della posizione dell'esplosione il prima possibile. Se si fosse trattato di un breve lampo di raggi gamma, causato dalla collisione di due stelle di neutroni, la collisione avrebbe creato onde gravitazionali e avrebbe avuto un bagliore residuo nei raggi X e nella luce visibile.
Tuttavia, le osservazioni di XMM-Newton hanno mostrato solo il gas caldo e le stelle nella galassia. Utilizzando telescopi ottici terrestri, tra cui il Telescopio Nazionale Galileo italiano e l'Osservatorio francese dell'Alta Provenza, hanno anche cercato un segnale nella luce visibile, a partire solo poche ore dopo l'esplosione, ma anche in questo caso non hanno trovato nulla.
Senza segnale nei raggi X e nella luce visibile e senza onde gravitazionali misurate dai rilevatori sulla Terra (LIGO/VIRGO/KAGRA), la spiegazione più certa è che il segnale provenisse da una magnetar.
"Quando le stelle più massicce di otto volte il Sole muoiono, esplodono in una supernova che lascia dietro di sé un buco nero o una stella di neutroni. Le stelle di neutroni sono resti stellari molto compatti con una massa superiore a quella del Sole racchiusi in una sfera delle dimensioni di nel Cantone di Ginevra ruotano rapidamente e hanno forti campi magnetici," spiega Volodymyr Savchenko, ricercatore associato presso il Dipartimento di Astronomia della Facoltà di Scienze dell'UNIGE e coautore della pubblicazione.
Alcune giovani stelle di neutroni hanno campi magnetici estremamente forti, più di 10.000 volte quelli delle tipiche stelle di neutroni. Queste sono chiamate magnetar. Emettono energia in bagliori e occasionalmente questi bagliori sono giganteschi.
Tuttavia, negli ultimi 50 anni di osservazioni di raggi gamma, solo tre brillamenti giganti sono stati identificati come provenienti da magnetar nella nostra galassia. Queste esplosioni sono molto forti:una, rilevata nel dicembre 2004, proveniva da 30.000 anni luce da noi, ma era ancora abbastanza potente da influenzare gli strati superiori dell'atmosfera terrestre, come fanno le eruzioni solari, provenienti da molto più vicino a noi.
Il brillamento rilevato da INTEGRAL è la prima conferma certa di un brillamento magnetar al di fuori della Via Lattea. M82 è una galassia luminosa dove avviene la formazione stellare. In queste regioni nascono stelle massicce, vivono vite brevi e turbolente e lasciano dietro di sé una stella di neutroni. "La scoperta di una magnetar in questa regione conferma che le magnetar sono probabilmente giovani stelle di neutroni", aggiunge Savchenko.
La ricerca di altre magnetar continuerà in altre regioni di formazione stellare extragalattiche, per comprendere questi straordinari oggetti astronomici. Se gli astronomi riuscissero a trovarne molti altri, potrebbero iniziare a capire quanto spesso si verificano questi brillamenti e in che modo le stelle di neutroni perdono energia nel processo.
Esplosioni di così breve durata possono essere catturate per caso solo quando un osservatorio sta già puntando nella giusta direzione. Ciò rende INTEGRAL con il suo ampio campo visivo, più di 3.000 volte maggiore dell'area di cielo coperta dalla luna, così importante per questi rilevamenti.
Ferrigno spiega:"Il nostro sistema automatico di elaborazione dei dati è altamente affidabile e ci consente di allertare immediatamente la comunità". Quando vengono rilevate osservazioni inaspettate come questa, INTEGRAL e XMM-Newton possono essere flessibili nei loro programmi, il che è essenziale nelle scoperte cruciali in termini di tempo.
In questo caso, se le osservazioni fossero state effettuate anche solo un giorno dopo, non ci sarebbe stata una prova così forte che si trattasse effettivamente di una magnetar e non di un lampo di raggi gamma.
Ulteriori informazioni: Un bagliore gigantesco di magnetar nella vicina galassia starburst M82, Natura (2024). DOI:10.1038/s41586-024-07285-4
Informazioni sul giornale: Natura
Fornito dall'Università di Ginevra
