Il 2 luglio 1967, gli Stati Uniti Vela 3 e 4 i satelliti notarono qualcosa di piuttosto sconcertante. Originariamente progettati per monitorare i test delle armi nucleari nello spazio alla ricerca di radiazioni gamma, questi satelliti hanno raccolto una serie di lampi di raggi gamma (GRB) provenienti dallo spazio profondo. E mentre sono trascorsi decenni dall'incidente di Vela, gli astronomi non sono ancora sicuri al 100% di ciò che li provoca.
Uno dei problemi è stato che fino ad ora gli scienziati non sono stati in grado di studiare i lampi di raggi gamma in qualsiasi reale capacità. Ma grazie a un nuovo studio di un team internazionale di ricercatori, i GRB sono stati ricreati in un laboratorio per la prima volta. Per questo motivo, gli scienziati avranno nuove opportunità di indagare sui GRB e apprendere di più sulle loro proprietà, che dovrebbero fare molto per determinare cosa li causa.
Lo studio, intitolato "Osservazione sperimentale di un'instabilità guidata dalla corrente in un fascio neutro di elettroni-positroni", è stato recentemente pubblicato nella Lettere di revisione fisica. Lo studio è stato condotto da Jonathon Warwick della Queen's University di Belfast e includeva membri dello SLAC National Accelerator Laboratory, del John Adams Institute for Accelerator Science, del Rutherford Appleton Laboratory e di diverse università.
Fino ad ora, lo studio dei GRB è stato complicato da due problemi principali. Da un lato, i GRB hanno una durata molto breve, che durano solo pochi secondi alla volta. In secondo luogo, tutti gli eventi rilevati si sono verificati in galassie distanti, alcune delle quali distanti miliardi di anni luce. Tuttavia, ci sono alcune teorie su ciò che potrebbe spiegarli, che vanno dalla formazione di buchi neri e dalle collisioni tra le stelle di neutroni alle comunicazioni extra-terrestri.
Per questo motivo, indagare sui GRB è particolarmente interessante per gli scienziati poiché potrebbero rivelare alcune cose precedentemente sconosciute sui buchi neri. Per motivi di studio, il team di ricerca ha affrontato la questione dei GRB come se fossero collegati alle emissioni di getti di particelle rilasciate dai buchi neri. Come Dr. un docente presso la Queen's University di Belfast, ha spiegato in un recente articolo editoriale con La conversazione:
"I raggi rilasciati dai buchi neri sarebbero principalmente composti da elettroni e dai loro compagni" antimateria ", i positroni ... Questi raggi devono avere campi magnetici auto generati. La rotazione di queste particelle attorno ai campi emette potenti esplosioni di radiazioni gamma. O almeno questo è ciò che prevedono le nostre teorie. Ma in realtà non sappiamo come verrebbero generati i campi ".
Con l'assistenza dei loro collaboratori negli Stati Uniti, in Francia, nel Regno Unito e in Svezia, il team della Queen's University di Belfast ha fatto affidamento sul laser Gemini, situato presso il Rutherford Appleton Laboratory nel Regno Unito. Con questo strumento, che è uno dei laser più potenti al mondo, la collaborazione internazionale ha cercato di creare la prima replica su piccola scala di GRB.
Sparando questo laser su un bersaglio complesso, il team è stato in grado di creare versioni in miniatura di questi getti astrofisici ultrarapidi, che hanno registrato per vedere come si sono comportati. Sarri ha indicato:
“Nel nostro esperimento, siamo stati in grado di osservare, per la prima volta, alcuni dei fenomeni chiave che svolgono un ruolo importante nella generazione di lampi di raggi gamma, come l'autogenerazione di campi magnetici che è durata a lungo. Questi sono stati in grado di confermare alcune importanti previsioni teoriche sulla forza e sulla distribuzione di questi campi. In breve, il nostro esperimento conferma in modo indipendente che i modelli attualmente utilizzati per comprendere i lampi di raggi gamma sono sulla buona strada. "
Questo esperimento non è stato solo importante per lo studio dei GRB, ma potrebbe anche far progredire la nostra comprensione di come si comportano i diversi stati della materia. Fondamentalmente, quasi tutti i fenomeni in natura si riducono alla dinamica degli elettroni, poiché sono molto più leggeri dei nuclei atomici e più rapidi nel rispondere a stimoli esterni (come luce, campi magnetici, altre particelle, ecc.).
"Ma in un fascio elettrone-positrone, entrambe le particelle hanno esattamente la stessa massa, il che significa che questa disparità nei tempi di reazione è completamente cancellata", ha detto il dottor Sarri. “Questo porta a una serie di affascinanti conseguenze. Ad esempio, il suono non esisterebbe in un mondo elettrone-positrone. "
Inoltre, vi è l'argomentazione di cui sopra che i GRB potrebbero in realtà essere la prova dell'intelligence extraterrestre (ETI). Nella ricerca di intelligenza extra-terrestre (SETI), gli scienziati cercano segnali elettromagnetici che non sembrano avere spiegazioni naturali. Conoscendo meglio i diversi tipi di scoppi elettromagnetici, gli scienziati potrebbero essere in grado di isolare meglio quelli per i quali non sono note cause. Sarri l'ha detto:
“Naturalmente, se metti il tuo rivelatore in cerca di emissioni dallo spazio, ricevi moltissimi segnali diversi. Se vuoi davvero isolare le trasmissioni intelligenti, devi prima assicurarti che tutte le emissioni naturali siano perfettamente conosciute in modo che possano essere escluse. Il nostro studio aiuta a comprendere le emissioni di buco nero e pulsar, in modo che, ogni volta che rileviamo qualcosa di simile, sappiamo che non proviene da una civiltà aliena ”.
Proprio come la ricerca sulle onde gravitazionali, questo studio serve come esempio di come i fenomeni che una volta erano al di fuori della nostra portata siano ora aperti allo studio. E proprio come le onde gravitazionali, la ricerca sui GRB probabilmente produrrà alcuni ritorni impressionanti nei prossimi anni!
