I lampi di raggi gamma (GRB) sono uno dei fenomeni più energici dell'Universo e anche uno dei meno studiati. Queste esplosioni di energia si verificano quando una stella massiccia diventa supernova ed emette raggi gemelli di raggi gamma che possono essere visti miliardi di anni luce di distanza. Poiché sono strettamente legati alla formazione di buchi neri, gli scienziati sono stati ansiosi di studiare questo raro evento in modo più dettagliato.
Sfortunatamente, si sono verificate poche opportunità in quanto i GRB hanno una vita molto breve (durano solo pochi secondi) e la maggior parte si è verificata in galassie lontane. Ma grazie agli sforzi compiuti utilizzando una suite di telescopi, gli astronomi sono stati in grado di individuare un GRB (designato GRB 190114C) nel gennaio del 2019. Alcune delle radiazioni di questo GRB erano la più alta energia mai osservata, rendendola una pietra miliare nella storia di astronomia.
Lo studio che descrive questi risultati (intitolato "Osservazione delle emissioni Compton inverse da un lungo lampo di raggi gamma") è apparso di recente sulla rivista Natura e dovrebbe apparire nel diario Astronomia e astrofisica. Lo studio è stato condotto da Antonio de Ugarte Postigo dell'Instituto de Astrofísica de Andalucía e ha incluso membri della collaborazione MAGIC, NASA e istituti di ricerca in tutto il mondo.
Per dirla chiaramente, i GRB sono in realtà abbastanza comuni, e si verificano circa una volta al giorno nell'universo osservabile. Ma a causa della loro breve e fugace natura, è stato molto difficile addestrare strumenti sulla fonte prima che scompaiano. Ma con l'aiuto di più telescopi ottimizzati per il rilevamento dei raggi gamma, GRB 190114 è stato osservato appena in tempo.
Ciò includeva il Neil Gehrels Swift Observatory della NASA, il Fermi Gamma-Ray Space Telescope, nonché i telescopi gemellati a terra Major Atmosferico Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC), che si trova sull'isola delle Canarie di La Palma e gestito da Max Planck Institute for Physics (MPP).
Quando questi telescopi osservarono GRB 190114C, osservarono che parte dell'energia rilasciata era misurata nell'intervallo di volt di elettroni 1Tera (TeV) - circa un trilione di volte più energia per fotone osservata con luce visibile. Sulla base di osservazioni precedenti, gli astronomi stimano che per raggiungere questo livello di energia, il materiale emesso dalla stella che collassa doveva viaggiare al 99,999% della velocità della luce.
In altre parole, il materiale proveniente da una stella morente dovrebbe essere accelerato fino ai limiti di ciò che la materia fisica può sopportare per generare questo tipo di scoppio energetico. Questo materiale verrebbe quindi forzato attraverso le nuvole gassose che circondano la stella (i resti degli strati esterni che sono stati spazzati via), provocando uno shock che crea il raggio gamma stesso.
Gli scienziati hanno cercato di osservare le emissioni estremamente energetiche dai GRB da molto tempo e questo particolare scoppio ha fornito la prima opportunità in assoluto. Come ha spiegato il dottor de Ugarte Postigo in un comunicato stampa dell'ESA / Hubble:
“Gli scienziati hanno cercato per molto tempo di osservare l'emissione di energia molto elevata dalle esplosioni di raggi gamma. Questa nuova osservazione è un passo avanti fondamentale nella nostra comprensione delle esplosioni di raggi gamma, dei loro immediati dintorni e di come si comporta la materia quando si muove al 99,999% della velocità della luce. "
Guardando al futuro, più osservatori spaziali osserveranno la supernova che ha prodotto GRB 190114C per saperne di più sul suo ambiente e su come è stato prodotto questo scoppio estremo. In particolare, agli astronomi europei sono stati forniti tempi di osservazione con il NASA / ESA Hubble Space Telescope per studiare l'ambiente di origine.
Questi sforzi sono stati assistiti dagli astronomi che utilizzano il Very Large Telescope (VLT) dell'ESO e l'Atacama Large Milimeter / submilimeter Array (ALMA) in Cile. Combinando le loro osservazioni con i dati ottenuti da Hubble, gli astronomi sono stati in grado di osservare la galassia ospite di questo GRB (che si trova a 5 miliardi di anni luce dalla Terra) in modo più dettagliato.
Come ha spiegato Andrew Levan dell'Institute for Mathematics, Astrophysics & Particle Physics Department of Astrophysics presso Radboud University nei Paesi Bassi, ha spiegato:
"Le osservazioni di Hubble suggeriscono che questo particolare scoppio si trovava in un ambiente molto denso, proprio nel mezzo di una galassia luminosa a 5 miliardi di anni luce di distanza. Questo è davvero insolito e suggerisce che potrebbe essere il motivo per cui ha prodotto questa luce eccezionalmente potente. "
Questa pietra miliare è una testimonianza della crescente capacità degli strumenti astronomici e della crescente importanza della cooperazione internazionale. È anche in linea con l'attuale era dell'astronomia, dove le scoperte rivoluzionarie stanno diventando più comuni. Con il passare degli anni, i fenomeni che un tempo erano poco compresi o limitati vengono ora studiati su base regolare.
