Svelare il mistero di Gamma Ray Bursts (GRBs) è una storia piena di intrighi internazionali, affermazioni fantastiche, gravi ripercussioni e miglioramenti incrementali nella nostra comprensione della vera natura e delle implicazioni delle forze più energiche e distruttive dell'Universo. Nuovi risultati di un team di scienziati che studiano i cosiddetti "lampi di raggi gamma oscuri" hanno saldamente inserito un nuovo pezzo nel puzzle GRB. Questa ricerca è presentata in un documento che apparirà sulla rivista Astronomy & Astrophysics il 16 dicembre 2010.
La scoperta dei GRB è stata un risultato inaspettato del programma spaziale americano e l'esercito ha tenuto d'occhio i russi per verificare la conformità con un trattato sul divieto dei test nucleari della guerra fredda. Per essere sicuri che i russi non stessero facendo esplodere le armi nucleari sul lato opposto della Luna, i veicoli spaziali Vela degli anni '60 erano dotati di rilevatori di raggi gamma. La Luna potrebbe proteggere l'ovvia firma dei raggi X dal lato opposto, ma i raggi gamma penetrerebbero proprio attraverso la Luna e sarebbero rilevabili dai satelliti Vela.
Nel 1965, divenne evidente che gli eventi che avevano scatenato i rivelatori ma non erano chiaramente le firme delle detonazioni nucleari, quindi furono accuratamente e segretamente archiviati per futuri studi. Nel 1972, gli astronomi furono in grado di dedurre le direzioni verso gli eventi con sufficiente precisione per escludere il Sole e la Terra come fonti. Sono arrivati alla conclusione che questi eventi di raggi gamma erano "di origine cosmica". Nel 1973, questa scoperta fu annunciata nell'Astrophysical Journal.
Ciò ha suscitato grande scalpore nella comunità astronomica e dozzine di articoli sui GRB e le loro cause hanno cominciato ad apparire in letteratura. Inizialmente, la maggior parte delle ipotesi sull'origine di questi eventi proveniva dalla nostra stessa galassia. I progressi furono dolorosamente lenti fino al lancio nel 1991 del Compton Gamma Ray Observatory. Questo satellite ha fornito dati cruciali che indicano che la distribuzione di GRB non è distorta verso una particolare direzione nello spazio, come verso il piano galattico o il centro della Galassia della Via Lattea. I GRB venivano da ogni parte intorno a noi. Sono di origine "cosmica". Questo è stato un grande passo nella giusta direzione, ma ha creato più domande.
Per decenni, gli astronomi hanno cercato una controparte, qualsiasi oggetto astronomico coincidente con uno scoppio recentemente osservato. Ma la mancanza di precisione nella posizione dei GRB da parte degli strumenti del giorno ha frustrato i tentativi di individuare le fonti di queste esplosioni cosmiche. Nel 1997, BeppoSAX ha rilevato un GRB nei raggi X poco dopo un evento e il riflesso ottico dopo 20 minuti dopo è stato rilevato dal William Herschel Telescope. L'imaging profondo è stato in grado di identificare una debole, distante galassia come l'ospite del GRB. Nel giro di un anno la discussione sulle distanze dai GRB era finita. I GRB si verificano in galassie estremamente distanti. La loro associazione con supernovae e la morte di stelle molto massicce ha fornito anche indizi sulla natura dei sistemi che producono GRB.
Non passò molto tempo prima della gara per identificare i bagliori ottici dei GRB riscaldati e nuovi satelliti aiutarono a individuare le posizioni di questi dopo i bagliori e le loro galassie ospiti. Il satellite Swift, lanciato nel 2004, è dotato di un rilevatore di raggi gamma molto sensibile, nonché di raggi X e telescopi ottici, che possono essere rapidamente ruotati per osservare automaticamente le emissioni di bagliore dopo uno scoppio, nonché inviare una notifica a una rete di telescopi a terra per osservazioni di follow-up rapido.
Oggi, gli astronomi riconoscono due classificazioni di GRB, eventi di lunga durata ed eventi di breve durata. Brevi lampi di raggi gamma sono probabilmente dovuti alla fusione di stelle di neutroni e non associate a supernovae. I lampi di raggi gamma di lunga durata (GRB) sono fondamentali per comprendere la fisica delle esplosioni di GRB, l'impatto dei GRB sull'ambiente circostante, nonché le implicazioni dei GRB sulla formazione stellare precoce e sulla storia e il destino dell'Universo.
Mentre i bagliori radiografici vengono solitamente rilevati per ciascun GRB, alcuni si rifiutano ancora di rinunciare al bagliore ottico. In origine, quei GRB con raggi X ma senza bagliori ottici erano coniati "GRB scuri". La definizione di "burst di raggi gamma scuri" è stata perfezionata, aggiungendo un limite di tempo e luminosità e calcolando la produzione totale di energia del GRB.
Questa mancanza di una firma ottica potrebbe avere diverse origini. Il bagliore finale potrebbe avere una luminosità intrinsecamente bassa. In altre parole, potrebbero esserci solo GRB brillanti e deboli. Oppure l'energia ottica potrebbe essere fortemente assorbita dal materiale che interviene, localmente attorno al GRB o lungo la linea di vista attraverso la galassia ospite. Un'altra possibilità è che la luce potrebbe essere a un redshift così elevato che il blanking e l'assorbimento da parte del mezzo intergalattico vieterebbero il rilevamento nella banda R frequentemente utilizzata per effettuare questi rilevamenti.
Nel nuovo studio, gli astronomi hanno combinato i dati Swift con nuove osservazioni fatte usando GROND, uno strumento di follow-up GRB dedicato collegato al telescopio MPG / ESO da 2,2 metri a La Silla in Cile. GROND è uno strumento eccezionale per lo studio dei postluminescenza GRB. Può osservare uno scoppio in pochi minuti di un allarme proveniente da Swift e ha la capacità di osservare simultaneamente attraverso sette filtri, coprendo le parti visibili e del vicino infrarosso dello spettro.
Combinando i dati GROND presi attraverso questi sette filtri con le osservazioni Swift, gli astronomi sono stati in grado di determinare con precisione la quantità di luce emessa dal bagliore a lunghezze d'onda molto diverse, da raggi X ad alta energia a infrarossi vicini. Hanno quindi usato questi dati per misurare direttamente la quantità di polvere oscurante tra il GRB e gli osservatori sulla Terra. Per fortuna, il team ha scoperto che i GRB oscuri non richiedono spiegazioni esotiche.
Ciò che hanno scoperto è che una percentuale significativa di esplosioni si attenua tra il 60 e l'80% della loro intensità originale oscurando la polvere. Questo effetto è esagerato per le esplosioni molto lontane, permettendo all'osservatore di vedere solo il 30-50% della luce. Dimostrando che è così, questi astronomi hanno risolto definitivamente il puzzle dei bagliori ottici mancanti. I lampi di raggi gamma scuri sono semplicemente quelli che hanno completamente rimosso la loro luce visibile prima che ci raggiunga.
