Domenica 9 ottobre 2022, un fascio di intensa radiazione ha attraversato il Sistema Solare. Soprannominato BOAT (“barca” in inglese), questo lampo di raggi gamma (Gamma Ray Burst, GRB) è stato il più potente mai rilevato finora.

L’esplosione è stata così brillante da accecare la maggior parte degli strumenti per la rilevazione di radiazione ad alta energia nello spazio, e attivare i rilevatori sulla maggior parte degli osservatori a Terra.

Ora gli scienziati hanno concluso l’analisi dei dati del telescopio spaziale FERMI della NASA, che hanno confrontato con quelli dello strumento russo Konus, della sonda NASA Wind, del rivelatore GECAM-C sul satellite cinese SATech-01 e dell’osservatorio cinese Insight-HXMT. I risultati dimostrano che il GRB è stato 70 volte più luminoso di qualsiasi altro mai visto prima.

Un evento che accade una volta ogni 10mila anni

Eric Burns, assistente professore di fisica e astronomia presso la Louisiana State University, ha condotto un’analisi di circa 7.000 GRB per stabilire con quale frequenza possono verificarsi eventi così luminosi. La risposta è stata: una volta ogni 10.000 anni.

Il segnale, denominato GRB 221009A, aveva viaggiato per circa 1.9 miliardi di anni prima di raggiungere la Terra. Questo percorso lo classifica tra i GRB di lunga durata, la cui emissione iniziale dura più di due secondi.

Gli astronomi pensano che esplosioni come questo GRB rappresentino il grido di nascita dei buchi neri, che si formano quando i nuclei di stelle massicce collassano. Finché ingerisce rapidamente la materia circostante, il buco nero emette getti in direzioni opposte contenenti particelle accelerate quasi alla velocità della luce. Questi getti perforano la stella, emettendo raggi X e raggi gamma mentre si riversano nello spazio.

Cosa ha generato BOAT?

Con GRB di lunga durata come BOAT, gli scienziati si aspettano di osservare una supernova luminosa poche settimane dopo, testimone di aver generato il getto relativistico di particelle. Tuttavia, questa esplosione non è ancora stata individuata.

Uno dei motivi è che il GRB è apparso in una parte del cielo che si trova a pochi gradi sopra il piano della nostra galassia, dove spesse nubi di polvere possono oscurare notevolmente la luce in arrivo. Per questo Andrew Levan, professore alla Radbound University di Nijmegen nei Paesi Bassi, ha condotto osservazioni nel vicino e medio infrarosso utilizzando i telescopi spaziali James Webb e Hubble, nella speranza di individuare la supernova. Senza riuscirci.

Infatti, Levan ha affermato:

Se c’è, è molto debole. Abbiamo in programma di continuare a cercare, ma è possibile che l’intera stella sia collassata direttamente nel buco nero invece di esplodere.

Man mano che i getti continuano ad espandersi nel materiale che circonda la stella collassata, producono un bagliore residuo a più lunghezze d’onda che gradualmente svanisce, detto afterglow. Analizzando gli spettri dell’afterglow di BOAT, gli scienziati si sono accorti che venticinque anni di modelli afterglow non possono spiegare completamente questo getto.

In particolare, è stato trovato un nuovo componente radio che non i ricercatori non riescono a spiegare completamente. Potrebbe indicare una struttura aggiuntiva all’interno del getto, o suggerire la necessità di rivedere i nostri modelli di come i getti GRB interagiscono con l’ambiente circostante.

Da dove proviene BOAT?

L’esplosione ha anche permesso agli astronomi di sondare lontane nubi di polvere nella nostra galassia. Mentre la radiazione ad alta energia viaggiava verso di noi, una parte di essa si rifletteva sugli strati di polvere cosmica, creando “echi” di luce estesi sotto forma di anelli di raggi X che si espandevano dalla posizione dell’esplosione.

Il telescopio a raggi X del Neil Gehrels Swift Observatory della NASA ha scoperto la presenza di questa serie di echi. Un follow-up dettagliato del telescopio XMM-Newton dell’ESA ha rivelato che questi straordinari anelli sono stati prodotti da 21 distinte nubi di polvere.

BOAT è solo il settimo GRB a mostrare anelli di raggi X, e ne ha il triplo rispetto a precedenti esplosioni. Gli echi provenivano dalla polvere situata tra 700 e 61.000 anni luce di distanza. Gli echi più distanti si trovavano 4.600 anni luce sopra il piano centrale della galassia, dove risiede il Sistema Solare.

Cosa lo alimenta?

Il team di Michela Negro, astrofisica dell’Università del Maryland e di NASA Goddard, è stato in grado di sondare gli anelli di polvere con IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) della NASA per sondare come si è evoluto BOAT a partire dalla sua emissione, cosa che può fornire importanti informazioni su come si formano i getti.

Insieme a misurazioni simili, ora studiate da un team che utilizza i dati dell’osservatorio INTEGRAL dell’ESA, gli scienziati affermano che potrebbe essere possibile dimostrare che i getti di BOAT sono stati alimentati attingendo all’energia di un campo magnetico amplificato dalla rotazione del buco nero. Le previsioni basate su questi modelli hanno già spiegato con successo altri aspetti di questa esplosione.

I getti stessi non erano insolitamente potenti, ma erano eccezionalmente stretti, e uno era puntato direttamente su di noi. Lo ha confermato un piccolo grado di polarizzazione osservato nella fase di afterglow.

Più il getto si rivolge frontalmente a noi, più luminoso appare. E sebbene il bagliore residuo sia stato inaspettatamente debole alle energie radio, è probabile che BOAT resterà rilevabile per anni, fornendo una nuova opportunità per tracciare l’intero ciclo di vita di un potente getto di radiazione ad alta energia.