Grazie al satellite Swift e diversi telescopi ottici a terra, gli astronomi stanno imparando di più sui cosiddetti lampi di raggi gamma "scuri", che sono luminosi nelle emissioni di raggi gamma e raggi X ma con poca o nessuna luce visibile. Queste esplosioni oscure stanno anche fornendo agli astronomi approfondimenti sulla ricerca di aree di formazione stellare nascoste dalla polvere. "Il nostro studio fornisce prove convincenti che una grande frazione della formazione stellare nell'universo è nascosta dalla polvere nelle galassie che non sembrano altrimenti polverose", ha affermato Joshua Bloom, professore associato di astronomia presso l'UC Berkeley e autore senior dello studio, che ha presentato le sue scoperte all'incontro della American Astronomical Society in California.
Le esplosioni di raggi gamma sono le più grandi esplosioni dell'universo, in grado di produrre così tanta luce che i telescopi terrestri lo rilevano facilmente a miliardi di anni luce di distanza. Eppure, per più di un decennio, gli astronomi hanno perplesso la natura dei cosiddetti lampi oscuri, che producono raggi gamma e raggi X ma poca o nessuna luce visibile. Compongono circa la metà delle esplosioni rilevate dal satellite Swift della NASA dal suo lancio nel 2004.
Lo studio rileva che la maggior parte si verifica nelle galassie normali rilevabili da grandi telescopi ottici a terra.
"Una possibile spiegazione per esplosioni oscure era che si stavano verificando così lontano che la loro luce visibile era completamente spenta", ha detto Bloom. Grazie all'espansione dell'universo e ad una nebbia sempre più fitta di idrogeno a distanza cosmica crescente, gli astronomi non vedono luce visibile dagli oggetti a più di 12,9 miliardi di anni luce di distanza. Un'altra possibilità: esplosioni oscure stavano esplodendo in galassie con quantità insolitamente spesse di polvere interstellare, che assorbivano la luce di uno scoppio ma non la sua radiazione di energia più elevata.
Utilizzando uno dei più grandi telescopi ottici del mondo, il Keck I da 10 metri alle Hawaii, il team ha cercato galassie sconosciute nelle posizioni di 14 esplosioni oscure scoperte da Swift. "Per undici di queste esplosioni, abbiamo trovato una debole e normale galassia", ha dichiarato Daniel Perley, studente laureato alla UC Berkeley che ha guidato lo studio. Se queste galassie fossero localizzate a distanze estreme, nemmeno il telescopio Keck poteva vederle.
La maggior parte degli scoppi di raggi gamma si verificano quando stelle enormi esauriscono il combustibile nucleare. Mentre i loro nuclei collassano in un buco nero o in una stella di neutroni, i getti di gas - guidati da processi non completamente compresi - perforano la stella e esplodono nello spazio. Lì, colpiscono il gas precedentemente sparso dalla stella e lo riscaldano, generando bagliori di breve durata in molte lunghezze d'onda, inclusa la luce visibile.
Lo studio mostra che le esplosioni oscure devono essere simili, ad eccezione delle macchie polverose nelle loro galassie ospiti che oscurano la maggior parte della luce nei loro ultimi bagliori.
Gli astronomi hanno esaminato 14 esplosioni la cui luce ottica era o molto più debole del previsto o completamente assente. Hanno scoperto che quasi ogni esplosione di raggi gamma "scuri" ha una galassia ospite che può essere rilevata da grandi telescopi ottici.
La formazione stellare si verifica in nuvole dense che si riempiono rapidamente di polvere mentre le stelle più massicce invecchiano ed esplodono rapidamente, spargendo elementi di nuova creazione nel mezzo interstellare per seminare nuova formazione stellare. Pertanto, gli astronomi presumono che si stia verificando una grande quantità di formazione stellare nelle galassie piene di polvere, anche se misurare la quantità di polvere che questo processo ha accumulato nelle galassie più distanti si è rivelato estremamente impegnativo.
Le stelle hanno pensato di esplodere mentre i lampi di raggi gamma vivono veloci e muoiono giovani. Le esplosioni oscure possono rappresentare stelle che non si sono mai allontanate lontano dalle nuvole polverose che le hanno formate.
Sono state rilevate esplosioni di raggi gamma in lunghezze d'onda infrarosse fino a 13,1 miliardi di anni luce. "Se le esplosioni di raggi gamma fossero frequenti 13 miliardi di anni fa - meno di un miliardo di anni dopo la formazione dell'universo - dovremmo rilevarne un gran numero", ha spiegato il membro del team S. Bradley Cenko, anche lui alla UC Berkeley. "Noi no, il che indica che le prime stelle si sono formate a un ritmo meno frenetico di quanto alcuni modelli suggerissero."
Gli astronomi concludono che a tali distanze possono verificarsi meno del 7% circa di esplosioni oscure e propongono osservazioni radio e a microonde delle nuove galassie per capire meglio come le loro regioni polverose bloccano la luce. Un documento sui risultati è stato presentato a The Astronomical Journal.
Fonte: NASA, UC Berkeley, AAS
