La Einstein Probe, una missione guidata dall’Accademia Cinese delle Science (CAS), con la partecipazione dell’Agenzia Spaziale Europea e del Max Planck Institute for Extraterrestrial physics (MPE), ha rilevato di recente una potente esplosione di raggi X a bassa energia, denominata EP240315a, molto peculiare.
Questo fenomeno, classificato come transiente rapido ai raggi X (FXRT, Fast X-Ray Transient), si è verificato circa 12.5 miliardi di anni fa, quando l’Universo aveva solo il 10% della sua età attuale. L’evento è stato osservato il 15 marzo 2024 e ha avuto una durata sorprendentemente lunga, superiore a 17 minuti.
Successive analisi hanno collegato EP240315a a un lampo gamma associato, denominato GRB 240315C, ma con una particolarità mai vista prima: un ritardo di oltre sei minuti tra l’emissione dei raggi X e quella gamma.
Questo ritardo rappresenta una sfida significativa per i modelli teorici che descrivono i lampi gamma e i fenomeni ad alta energia. Le attuali teorie suggeriscono che i raggi gamma e i raggi X dovrebbero essere emessi quasi simultaneamente durante eventi esplosivi come il collasso di stelle massicce o le fusioni di stelle di neutroni. Tuttavia, l’anomalia temporale rilevata da Einstein Probe potrebbe indicare processi fisici ancora sconosciuti o dinamiche complesse legate all’origine di questi fenomeni.
Einstein Probe detected X-ray signals of a puzzling cosmic blast, making us re-think our current ideas of how gamma-ray bursts explode 🤯💥
The ancient blast took 12.5 billion light-years to reach us, beginning its cosmic journey when the Universe was just 10 percent its… pic.twitter.com/u22ouYq2q5
— ESA Science (@esascience) January 23, 2025
Le caratteristiche dell’esplosione di raggi X
EP240315a è stato identificato come un transiente rapido ai raggi X (FXRT), una categoria di eventi che comprende esplosioni brevissime ma estremamente luminose. A differenza della maggior parte degli FXRT, che tendono a durare pochi secondi, questa esplosione si è protratta per oltre 17 minuti, rendendola unica nel suo genere.
L’energia rilasciata in questa finestra temporale è stata equivalente a quella prodotta da miliardi di stelle in un’intera galassia. La scoperta è particolarmente significativa perché l’evento è avvenuto in un’epoca cosmologica antica, a una distanza di circa 12.5 miliardi di anni luce dalla Terra, offrendo una rara opportunità di osservare fenomeni risalenti all’universo primordiale.
Il rapido rilevamento di EP240315a ha anche permesso al team di collaborare con Roberto Ricci dell’Università di Roma Tor Vergata, e di osservarlo nelle lunghezze d’onda radio usando l’Australian Telescope Compact Array (ATCA). Monitorandolo per tre mesi, hanno stabilito che la produzione di energia era coerente con una tipica esplosione di raggi gamma (GRB, Gamma Ray Burst).
Nelle analisi successive, i raggi X sono stati effettivamente trovati coincidenti con un GRB, il GRB 240315C. Questa esplosione era stata vista dal Burst Alert Telescope (BAT) sull’Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA e sullo strumento Konus delle Federazioni russe sulla navicella spaziale Wind della NASA.
Il ritardo dell’emissione gamma
L’aspetto più intrigante di EP240315a è il ritardo temporale di 372 secondi, più di 6 minuti quindi, tra l’emissione dei raggi X a bassa energia e quella dei raggi gamma ad alta energia. “Un ritardo così lungo non è mai stato osservato prima” ha affermato Hui Sun, membro del team dell’Einstein Probe Science Center presso il NAO, CAS. Di solito, infatti, si osserva che i raggi X precedono i raggi gamma di alcune decine di secondi.
Secondo i modelli attuali, entrambi i tipi di emissione dovrebbero essere generati simultaneamente durante fenomeni catastrofici come il collasso di una stella massiccia in un buco nero, o la fusione di stelle di neutroni. Tuttavia, questa discrepanza temporale suggerisce la presenza di processi fisici più complessi.
“Questo ci dice qualcosa di veramente nuovo” ha commentato Weimin Yuan, NAO, PI di Einstein Probe presso la CAS, “e forse dobbiamo ripensare ai modelli che abbiamo per le esplosioni di raggi gamma”.
Una possibile spiegazione è che i raggi gamma siano stati generati da un’onda d’urto iniziale, mentre i raggi X potrebbero essere stati prodotti successivamente da materiale espulso dall’evento centrale. Questo scenario, tuttavia, richiede ulteriori verifiche.
Il ruolo della Einstein Probe per il cosmo a raggi X
La scoperta di EP240315a ha importanti implicazioni per la comprensione dei fenomeni ad alta energia nell’universo. I lampi gamma (GRB) sono tra gli eventi più energetici conosciuti e sono tipicamente associati alla nascita di buchi neri o alle collisioni di oggetti compatti come stelle di neutroni. Tuttavia, l’anomalia osservata in questo caso mette in discussione alcune ipotesi consolidate sulla loro origine e sui meccanismi di emissione.
La Einstein Probe si è finora rivelata fondamentale per rilevare eventi transitori estremamente deboli e lontani. Grazie alla sua capacità di osservare in modo continuo ampie porzioni di cielo, Einstein Probe è in grado di catturare eventi sfuggenti che altrimenti passerebbero inosservati.
Ulteriori osservazioni saranno necessarie per comprendere appieno l’origine di EP240315a e verificare se esistano altri eventi con caratteristiche simili. Questi studi potrebbero portare a una revisione dei modelli esistenti, e a una migliore comprensione delle dinamiche che regolano l’Universo nei suoi primi miliardi di anni.
I due studi usciti sulla scoperta sono:
- Soft X-ray prompt emission from the high-redshift gamma-1ray burst EP240315a, Nature Astronomy, Liu et al. 2025
- Long-term radio monitoring of the fast X-ray transient EP240315a: evidence for a relativistic jet, The Astrophysical Journal Letters, Ricci et al. 2025
