Il dottor Jon Hakkila, ricercatore dell'Università dell'Alabama a Huntsville (UAH), una parte del sistema dell'Università dell'Alabama, è l'autore principale di un articolo pubblicato su The Astrophysical Journal che promette di far luce sul comportamento di queste misteriose centrali cosmiche concentrandosi sul movimento dei getti da cui hanno origine queste forze. L'articolo è scritto in collaborazione dal dottor Timothy Giblin, alunno della UAH, dal dottor Robert Preece e dal dottor Geoffrey Pendleton di deciBel Research, Inc.

"Nonostante siano stati studiati per oltre cinquant'anni, i meccanismi attraverso i quali i GRB producono luce sono ancora sconosciuti, un grande mistero dell'astrofisica moderna", spiega Hakkila. "Comprendere i GRB ci aiuta a comprendere alcuni dei meccanismi di produzione della luce più rapidi e potenti impiegati dalla Natura. I GRB sono così luminosi che possono essere visti in tutta l'ampiezza dell'universo e, poiché la luce viaggia a una velocità finita, ci permettono per risalire ai tempi più antichi in cui esistevano le stelle."

Una delle ragioni del mistero è l’incapacità dei modelli teorici di fornire spiegazioni coerenti delle caratteristiche dei GRB per il loro comportamento nella curva di luce. In astronomia, una curva di luce è un grafico dell'intensità della luce di un oggetto celeste in funzione del tempo. Lo studio delle curve di luce può fornire informazioni significative sui processi fisici che le producono, oltre a contribuire a definire le teorie su di esse. Non esistono due curve di luce GRB identiche e la durata dell'emissione può variare da millisecondi a decine di minuti come una serie di impulsi energetici.

"Gli impulsi sono le unità di base dell'emissione GRB", afferma Hakkila. "Indicano i momenti in cui un GRB si illumina e successivamente svanisce. Durante il tempo in cui un impulso GRB viene emesso, subisce variazioni di luminosità che a volte possono verificarsi su scale temporali molto brevi. La cosa strana di queste variazioni è che sono reversibili allo stesso modo delle parole come 'rotatore' o 'kayak' (palindromi) sono reversibili.

"È molto difficile capire come ciò possa accadere, dal momento che il tempo si muove in una sola direzione. Il meccanismo che produce luce in un impulso GRB produce in qualche modo uno schema di luminosità, quindi successivamente genera lo stesso schema in ordine inverso. È piuttosto strano, e rende i GRB unici."

Si presume generalmente che l'emissione GRB avvenga all'interno di getti relativistici, potenti flussi di radiazioni e particelle, lanciati da buchi neri appena formati.

"In questi modelli, il nucleo di una stella massiccia morente collassa per formare un buco nero, e il materiale che cade nel buco nero viene fatto a pezzi e reindirizzato verso l'esterno lungo due raggi opposti, o getti", osserva Hakkila. "Il materiale del getto che punta nella nostra direzione viene espulso verso l'esterno quasi alla velocità della luce. Poiché il GRB ha una durata relativamente breve, si è sempre supposto che il getto rimanga puntato verso di noi durante l'evento. Ma le caratteristiche dell'impulso invertito nel tempo sono stati molto difficili da spiegare se hanno origine all'interno di un jet immobile."

Per aiutare a demistificare queste caratteristiche, l'articolo propone di aggiungere movimento al getto.

"L'idea di un getto che si muove lateralmente fornisce una soluzione semplice con cui è possibile spiegare la struttura dell'impulso GRB con inversione temporale", afferma il ricercatore. "Quando il getto attraversa la linea di vista, un osservatore vedrà la luce prodotta prima da un lato del getto, poi dal centro del getto e infine dall'altro lato del getto. Il getto si schiarirà e poi diventerà più debole man mano che il centro del getto attraversa la linea di vista e la struttura radialmente simmetrica attorno al nucleo del getto verrà vista in ordine inverso man mano che il getto diventa più debole."

La rapida espansione dei getti di burst di raggi gamma, unita al movimento dell'"ugello" del getto rispetto a un osservatore, aiuta a illuminare la struttura dei getti GRB.

"I getti devono spruzzare materiale in modo simile al modo in cui una manichetta antincendio spruzza l'acqua", afferma Hakkila. "Il getto si comporta più come un fluido che come un oggetto solido, e un osservatore che potesse vedere l'intero getto lo vedrebbe curvo anziché dritto. Il movimento dell'ugello fa sì che la luce proveniente da diverse parti del getto ci raggiunga a diverse velocità." volte, e questo può essere utilizzato per comprendere meglio il meccanismo attraverso il quale il getto produce luce, nonché un laboratorio per studiare gli effetti della relatività speciale."