Quando una stella massiccia esaurisce il carburante al suo interno e raggiunge quindi le fasi finali della sua vita, non riesce a combattere la forza di gravità e collassa su se stessa. Prima di esplodere in supernova talvolta emette dei lampi di raggi gamma detti lampi gamma, in inglese gamma ray bursts, GRB. Nella maggior parte dei casi questi lampi hanno una durata di più di due secondi; quelli causati dalle supernovae, ad esempio.

Ora i ricercatori hanno rilevato il lampo di raggi gamma più corto mai causato dall’implodere di una stella massiccia, della breve durata di 0,6 secondi. Utilizzando il telescopio Gemini North dell’Osservatorio Internazionale Gemini, un programma del NOIRLab, gli astronomi hanno scoperto che il breve lampo gamma GRB 200826A proveniva dall’esplosione di supernova in una galassia distante 6,6 miliardi di anni luce da qui. Allora perché era così corto, a differenza di tutti gli altri finora osservati?

I lampi di raggi gamma

I lampi gamma sono eventi che si verificano di rado nell’Universo. Quando accade, tuttavia, in pochi secondi rilasciano più energia di quanta ne possa produrre il Sole nei suoi 10 miliardi di anni di vita. Una quantità enorme!

Gli astronomi dividono i lampi gamma in due grandi categorie, sulla base della loro durata.

1. I GRB corti durano meno di due secondi. Si pensa che siano causati dalla fusione di due stelle di neutroni facenti parte di un sistema binario, tra gli oggetti astronomici più piccoli e densi dell’Universo.
2. I GRB lunghi durano almeno due secondi. Sono stati associati alle esplosioni di supernova causate dalle implosioni di stelle massicce. Questi lampi gamma possono durare diverse decine di minuti, perfino ore.

Perché il lampo gamma GRB 200826A è così breve?

La scoperta del lampo gamma più corto mai prodotto durante una supernova mostra che i GRB non si adattano perfettamente alla classificazione ideata dai ricercatori.

Gli astronomi responsabili dello studio hanno avanzato alcune ipotesi su questo lampo gamma e altri lampi simili legati alla stessa esplosione di supernova. Ritengono che appaiano così brevi perché emergendo dai poli della stella in collasso non sono abbastanza forti da sfuggire completamente alla stella. Quasi non riescono a produrre un lampo gamma, che invece si verifica, anche se con una durata decisamente inferiore.

“Inizialmente stavamo cercando la fusione di stelle di neutroni, che si pensa producano brevi lampi di raggi gamma” spiega Tomás Ahumada, dottorando presso l’Università del Maryland e astronomo al Goddard Space Flight Center della NASA. “Una volta scoperto GRB 200826A, tuttavia, ci siamo resi conto che questa esplosione era più probabile che fosse causata dalla supernova di una stella in collasso, il che è stata una sorpresa!”.

E se stessimo risolvendo uno dei misteri del cosmo?

La scoperta potrebbe essere d’aiuto per spiegare un mistero cosmico finora rimasto irrisolto. I lampi gamma lunghi sembrano essere associati ad un particolare tipo di supernovae, le supernovae di tipo Ic-BL. Tuttavia sono molte di più le osservazioni di supernovae di questo tipo che quelle di lampi gamma prodotti da supernovae!

Ahumada spiega:

La nostra scoperta suggerisce che la maggior parte delle stelle in collasso non riesca a produrre un getto GRB che sfonda l’involucro esterno della stella. Pensiamo che questo evento sia stato effettivamente un fiasco, uno che era vicino a non accadere affatto.

Il contributo di Gemini North e del suo spettrografo

Il lampo gamma GRB 200826A ha avuto origine da un’esplosione di supernova. I ricercatori l’hanno confermato dopo aver sfruttato le capacità di imaging dello spettrografo istallato sul telescopio Gemini North, il Gemini Multi-object Spectrograph. Con questa strumentazione, gli astronomi hanno ottenuto immagini della galassia ospite del lampo gamma 28, 45 e 80 giorni dopo che il GRB è stato rilevato per la prima volta il 26 agosto 2020 da una rete di osservatori che includeva il telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA.

Durante quella presa dati, Gemini ha rilevato l’aumento di energia tipico di un’esplosione di supernova. Un evento catastrofico causato dalla morte di una stella avvenuto nel passato: la galassia infatti si trova a 6,6 miliardi di anni luce di distanza.

Il risultato quindi non è stato per niente semplice, perché andava separata la luce di una galassia già debole dalla luce di una supernova. “Gemini è l’unico telescopio terrestre in grado di eseguire osservazioni come questa con un programma abbastanza flessibile da consentirci di ottenere il massimo dalle nostre osservazioni” afferma Ahumada.

Cosa potrebbero rivelare le future osservazioni?

La nuova ricerca suggerisce che la classificazione dei lampi gamma in base alla loro durata potrebbe non essere l’approccio migliore. E che necessitiamo di maggiori osservazioni per poter stilare con certezza la lista di cause dei GRB.

“Gli osservatori Gemini continuano a gettare nuova luce sulla natura di queste incredibili esplosioni che si verificano nel lontano Universo” afferma Martin Still, responsabile del programma Gemini presso NSF. Senza esitazione, aggiunge che la strumentazione innovativa in arrivo nel prossimo decennio probabilmente manterrà comunque la leadership di Gemini nello studio di questi maestosi eventi cosmici.

Lo studio completo può essere trovato qui.

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