I ricercatori dell'Oregon State University hanno confermato che l'unione di due stelle di neutroni avvenuta lo scorso autunno ha effettivamente causato un breve lampo di raggi gamma.

Le scoperte, pubblicato oggi in Lettere di revisione fisica , rappresentano un passo avanti fondamentale nella comprensione da parte degli astrofisici della relazione tra le fusioni binarie di stelle di neutroni, onde gravitazionali e brevi lampi di raggi gamma.

Comunemente abbreviato in GRB, i lampi di raggi gamma sono fasci stretti di onde elettromagnetiche delle lunghezze d'onda più corte nello spettro elettromagnetico. I GRB sono gli eventi elettromagnetici più potenti dell'universo, che si verificano miliardi di anni luce dalla Terra e in grado di rilasciare tanta energia in pochi secondi quanta ne farà il sole nel corso della sua vita.

I GRB si dividono in due categorie, lunga durata e breve durata. I GRB lunghi sono associati alla morte di una stella massiccia poiché il suo nucleo diventa un buco nero e può durare da un paio di secondi a diversi minuti.

Si sospettava che i GRB corti provenissero dalla fusione di due stelle di neutroni, che si traduce anche in un nuovo buco nero, un luogo in cui la forza di gravità della materia super densa è così forte che nemmeno la luce può sfuggire. Fino a 2 secondi è l'intervallo di tempo di un GRB breve.

Il termine stella di neutroni si riferisce al nucleo collassato gravitazionalmente di una grande stella; le stelle di neutroni sono le più piccole, stelle più dense conosciute. Secondo la Nasa, La materia delle stelle di neutroni è così compatta che una quantità delle dimensioni di una zolletta di zucchero pesa più di un miliardo di tonnellate.

A novembre 2017, scienziati di collaborazioni statunitensi ed europee hanno annunciato di aver rilevato un lampo di raggi X/gamma che ha coinciso con un'esplosione di onde gravitazionali, seguita dalla luce visibile di una nuova esplosione cosmica chiamata kilonova.

Onde gravitazionali, un'increspatura nel tessuto del tempo-spazio, sono stati rilevati per la prima volta nel settembre 2015, un evento letterario in fisica e astronomia che ha confermato una delle principali previsioni della teoria della relatività generale di Albert Einstein del 1915.

"Un rilevamento simultaneo di raggi gamma e onde gravitazionali dallo stesso punto nel cielo è stata una pietra miliare nella nostra comprensione dell'universo, " ha detto Davide Lazzati, un astrofisico teorico presso l'OSU College of Science. "I raggi gamma hanno permesso una precisa localizzazione della provenienza delle onde gravitazionali, e le informazioni combinate provenienti dalla radiazione gravitazionale ed elettromagnetica consentono agli scienziati di sondare il sistema binario di stelle di neutroni responsabile in modi senza precedenti".

Prima delle ultime ricerche di Lazzati, però, era stata una questione aperta se le onde elettromagnetiche rilevate fossero "un breve lampo di raggi gamma, o solo un breve lampo di raggi gamma, essendo quest'ultimo un diverso, fenomeno più debole.

Nell'estate 2017, Il gruppo di teorici di Lazzati aveva pubblicato un articolo che prevedeva che, contrariamente alle stime precedenti della comunità degli astrofisici, brevi lampi di raggi gamma associati all'emissione gravitazionale della coalescenza di stelle di neutroni binarie potrebbero essere osservati anche se il lampo di raggi gamma non puntava direttamente verso la Terra.

"I raggi X e gamma sono collimati, come la luce di un faro, e può essere facilmente rilevato solo se il raggio punta verso la Terra, " disse Lazzati. " Onde gravitazionali, d'altra parte, sono quasi isotropi e possono sempre essere rilevati."

Isotropico si riferisce alla trasmissione uniforme in tutte le direzioni.

"Abbiamo sostenuto che l'interazione del getto a scoppio corto di raggi gamma con l'ambiente circostante crea una fonte secondaria di emissione chiamata bozzolo, Lazzati ha detto. "Il bozzolo è molto più debole del raggio principale ed è impercettibile se il raggio principale punta verso i nostri strumenti. Però, potrebbe essere rilevato per esplosioni vicine il cui raggio punta lontano da noi."

Nei mesi successivi al rilevamento delle onde gravitazionali del novembre 2017, gli astronomi continuarono ad osservare il luogo da cui provenivano le onde gravitazionali.

"Più radiazioni sono arrivate dopo l'esplosione dei raggi gamma:onde radio e raggi X, " Ha detto Lazzati. "Era diverso dal tipico breve bagliore GRB. Di solito c'è una breve raffica, un impulso luminoso, raggi X luminosi, poi decade con il tempo. Questo aveva un debole impulso di raggi gamma, e il bagliore era debole, illuminato molto rapidamente, continuava a illuminarsi, poi spento."

"Ma quel comportamento è previsto quando lo vedi da un punto di osservazione fuori asse, quando non stai fissando la canna del jet, " ha detto. "L'osservazione è esattamente il comportamento che avevamo previsto. Non abbiamo visto l'arma del delitto, non abbiamo una confessione, ma le prove circostanziali sono schiaccianti. Questo sta facendo esattamente quello che ci aspettavamo che avrebbe fatto un jet fuori asse ed è una prova convincente che le fusioni binarie di stelle di neutroni e i brevi lampi di raggi gamma sono effettivamente correlati tra loro".