Rappresentazione artistica di Grb 211211A. Crediti: Hanyu Lei and Jing Chen, Nanjing University School of Arts
È arrivato sulla Terra l’11 dicembre 2021. E in pochi giorni ha messo in crisi tutte le certezze degli astrofisici sui processi all’origine dei lampi di raggi gamma – o Grb, dall’inglese gamma-ray bursts. È che sfugge a ogni tentativo d’incasellarlo: un po’ come l’ornitorinco – il mammifero che depone le uova, con becco e piedi d’anatra su un corpo da castoro – Grb 211211A (questo il suo nome) ha alcuni tratti tipici dei lampi gamma prodotti del collasso d’una stella di grande massa e altri tratti che invece lo collocano fra quelli generati dalla fusione tra stelle di neutroni.
Fra i primi nel mondo ad accorgersi dell’unicità di quest’evento è stato un team internazionale d’astrofisici guidato da Eleonora Troja dell’Università di Roma Tor Vergata. Nata a Palermo, dove ha conseguito il dottorato in fisica, poi per anni negli Stati Uniti come ricercatrice al Goddard Space Flight Center della Nasa, Troja è rientrata in Italia nel 2021 dopo aver vinto un Erc Consolidator Grant, un ambitissimo finanziamento europeo (quasi due milioni di euro) che le ha consentito di formare un gruppo di ricerca tutto suo. L’abbiamo intervistata.
Cos’ha di speciale questo Grb? Proviamo a tracciarne un rapido identikit.
«Questo lampo gamma è stato individuato dal satellite Swift l’11 dicembre 2021, e così è stato battezzato Grb 211211A. Il Grb è durato per oltre un minuto, durante il quale ha sprigionato un’enorme energia. Proprio per questo ha attirato la nostra attenzione: tra le centinaia di Grb visti da Swift, Grb 211211A era il secondo più brillante mai osservato. Abbiamo poi capito che la ragione di questa luce abbagliante era la sua vicinanza a noi: Grb 211211A è esploso in una galassia che dista “solo” un miliardo di anni luce».
Eleonora Troja, professoressa di astrofisica all’Università di Roma Tor Vergata, prima autrice di uno degli articoli pubblicati su Nature sulla scoperta di Grb 211211A. Crediti: B. A. Vekstein
Cosa può averlo generato? Ci avevate insegnato che i lampi gamma prodotti dalla fusione di stelle di neutroni sono brevi, mentre all’origine di quelli lunghi – come questo – ci sarebbe una stella soltanto. Ma qui pare che le cose siano un po’ più complicate…
«I Grb che durano più di due secondi sono di solito seguiti da una supernova, che è il chiaro indizio del collasso di una stella di grande massa. Sono oltre vent’anni che questo connubio tra Grb di lunga durata e supernove funziona, abbiamo decine di esempi che lo convalidano e infatti ci aspettavamo di vedere una supernova anche nel caso di Grb 211211A. Invece di supernove, neanche l’ombra. Con nostro grande stupore, abbiamo visto una kilonova, il tipico bagliore radioattivo prodotto in seguito alla fusione di due stelle di neutroni».
Dunque, per stabilire la natura di questo lampo gamma, il fatto che quella osservata sia una kilonova – e non una supernova – è cruciale. È facile distinguere fra le due? O c’è il rischio di confondersi?
«L’identificazione della kilonova non è l’unica prova a supporto della nostra interpretazione, ma è stata la pistola fumante che non lascia dubbi sulla vera identità di questo Grb. Nonostante i nomi simili, supernove e kilonove non potrebbero essere più diverse. Le kilonove hanno una vita più breve ed un colore molto più rosso che le rende facilmente riconoscibili da altri fenomeni. Nel nostro caso, abbiamo confrontato le nostre osservazioni di Grb 211211A con quelle della kilonova per antonomasia, AT2017gfo. La somiglianza era sbalorditiva e anche i più scettici tra i miei collaboratori si sono convinti che avevamo veramente visto una kilonova».
In questa rappresentazione artistica di Grb 211211A la kilonova e il lampo di raggi gamma sono sulla destra. Il blu rappresenta il materiale schiacciato lungo i poli, mentre i rossi indicano il materiale espulso dalle due stelle di neutroni in collisione e che ora sta vorticando attorno all’oggetto prodotto dalla fusione. Nascosto dietro l’ejecta rosso e blu si intravede, in viola, il disco di ejecta emesso dopo la fusione. Il getto veloce di materia mostrato in giallo colpisce e attraversa la nube della kilonova. L’evento si è verificato a circa 26 anni luce dalla sua galassia ospite, sulla sinistra. Crediti: Aaron M. Geller/Northwestern/Ciera and IT Research Computing Services
A questa osservazione sono dedicati ben quattro articoli nello stesso numero di Nature, quello odierno. E lei è la prima autrice di uno dei quattro: su cosa si concentra?
«Il nostro contributo è stato proprio quello di identificare la kilonova e di studiarne le proprietà come la sua luminosità e temperatura. Siamo riusciti a catturare i primi istanti di vita della kilonova, a sole 5 ore dopo il Grb, e ne abbiamo seguito l’evoluzione per una settimana, finché è diventata troppo debole per essere rilevata dai nostri telescopi. Abbiamo poi continuato le osservazioni per verificare questa nostra ipotesi, usando anche uno dei telescopi più potenti della Nasa, l’Hubble Space Telescope, e la kilonova ha passato tutti i test».
Che conseguenze avrà l’osservazione di questo Grb, secondo lei? Rimarrà un’eccezione, o costringerà a rivedere i modelli attuali di emissione di lampi gamma?
«Questo Grb ci ha segnalato che manca un tassello alla nostra conoscenza, qualcosa che finora ci è sempre sfuggito. Le fusioni di stelle di neutroni producono lampi gamma di breve durata nella maggior parte dei casi a noi noti, come facciano in alcuni casi a generare esplosioni di oltre un minuto rimane un mistero. La buona notizia è che Grb 211211A ci fornisce anche un nuovo modo per trovare le fusioni di stelle di neutroni e le onde gravitazionali che ne derivano. Nell’era dell’astronomia multimessaggera, grazie allo studio combinato di onde gravitazionali e radiazione elettromagnetica, non dovremo aspettare a lungo per trovare la soluzione di questo enigma».
Per saperne di più:
- Leggi su Nature l’articolo “A nearby long gamma-ray burst from a merger of compact objects”, di E. Troja, C. L. Fryer, B. O’Connor, G. Ryan, S. Dichiara, A. Kumar, N. Ito, R. Gupta, R. T. Wollaeger, J. P. Norris, N. Kawai, N. R. Butler, A. Aryan, K. Misra, R. Hosokawa, K. L. Murata, M. Niwano, S. B. Pandey, A. Kutyrev, H. J. van Eerten, E. A. Chase, Y.-D. Hu, M. D. Caballero-Garcia e A. J. Castro-Tirado
- Leggi su Media Inaf il comunicato stampa Gssi/Infn/Inaf “Sorprendenti lampi gamma ad alta energia”
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