Rappresentazione artistica di un sistema binario costituito da un buco nero e una stella di neutroni prossimi alla fusione. Crediti: Dana Berry/NASA
Era il 14 giugno del 2006 quando il satellite Swift catturava il lampo di raggi gamma denominato GRB 060614, che si è poi rivelato essere un vero e proprio rompicapo per gli astrofisici. L’emissione di raggi gamma è durata ben 102 secondi, un’eternità in questo tipo di eventi. Subito i ricercatori si sono messi alla caccia della controparte ottica – come si dice in gergo – del GRB, sicuri che dopo qualche giorno dall’evento sarebbe stata identificata anche l’emissione di una supernova, ovvero l’esplosione di una stella di grande massa giunta al termine del suo ciclo evolutivo. Sorprendentemente però, nonostante la batteria di telescopi di prim’ordine impegnati e la durata della ricerca, condotta anche da un team di scienziati tra cui alcuni dell’INAF utilizzando il telescopio VLT dell’ESO, non è emersa alcuna traccia di questo tipo di progenitore.
Descrivere cosa avesse potuto innescare il GRB 060614 risultava così davvero difficile. La classificazione ‘standard’ di eventi di questo tipo basata sulla loro durata indica che quelli inferiori ai due secondi vengono definiti brevi, gli altri lunghi. Ma soprattutto, sono differenti i meccanismi che li originano. Quelli brevi si formerebbero dalla fusione di due oggetti compatti, come ad esempio stelle di neutroni, mentre quelli lunghi sarebbero prodotti da eventi legati a supernovae estremamente energetiche. E di supernovae progenitrici, almeno fino a una soglia di luminosità alquanto bassa, non vi era traccia per GRB 060614. In più, ulteriori analisi della sua curva di luce rivelavano proprietà tipiche di lampi di raggi gamma brevi piuttosto che lunghi. Tanto da farlo ribattezzare “the long-short GRB”, ovvero un lampo gamma lungo e corto allo stesso tempo. In questi anni sono state avanzate varie ipotesi per cercare di spiegare cosa avesse prodotto questo insolito evento, magari anche una supernova particolarmente debole o un evento di macronova (anche chiamato kilonova) la cui energia è prodotta dal decadimento radioattivo di elementi chimici pesanti, sintetizzati nel materiale espulso a seguito della fusione di due oggetti celesti molto densi.
Ora un nuovo studio appena apparso su Nature Communications, guidato dall’astronoma cinese Bin Yang e a cui ha partecipato Stefano Covino, dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, è tornato sul ‘caso GRB 060614’, setacciando e rianalizzando completamente i dati di archivio delle osservazioni del telescopio spaziale Hubble e del Very Large Telescope dell’ESO, a caccia di qualche traccia rivelatrice finora ignorata. E questa traccia, nello specifico un eccesso di radiazione nella componente infrarossa dell’emissione del GRB, registrata circa 13 giorni e mezzo dopo la sua apparizione nel cielo gamma, è finalmente saltata fuori. Il surplus di radiazione infrarossa riscontrato è in disaccordo con le predizioni dell’evoluzione dell’emissione del lampo gamma fornito dal modello teorico oggi comunemente accettato, ma non può essere spiegato nemmeno nello scenario di esplosione di una supernova molto debole. Rimane però in gioco l’ipotesi che, a produrlo, siano stati i processi di decadimento radioattivo del materiale generato in seguito alla fusione di due oggetti compatti. E tra le possibili combinazioni, il team propende per la coalescenza di un buco nero con una stella di neutroni, una macronova, appunto.
«E’ possibile che l’insorgere di una macronova sia un processo comune per i lampi di luce gamma corti, o addirittura una caratteristica distintiva di questa categoria di sorgenti» commenta Covino. «Una ipotesi che apre interessantissime prospettive per l’identificazione di GRB corti nel contesto delle grandi survey del prossimo decennio e della ricerca di controparti ottiche di sorgenti di onde gravitazionali. La rivelazione dell’emissione di macronova, oltre a fornire uno strumento di identificazione di questa classe di sorgenti, rappresenta anche un importante esempio di un fenomeno astrofisico dove sono attivi i cosiddetti processi “r”, ovvero processi nucleari ove si formano molti dei metalli pesanti che troviamo anche in piccole quantità sulla Terra, come ad esempio oro e platino».
Per saperne di più:
- l’articolo A possible Macronova in the late afterglow of the `long-short’ burst GRB 060614 di Bin Yang, Zhi-Ping Jin, Xiang Li, Stefano Covino, Xian-Zhong Zheng, Kenta Hotokezaka, Yi-Zhong Fan, Tsvi Piran, Da-Ming Wei pubblicato on line sul sito web della rivista Nature Communications