Introduzione

Quando una stella massiccia, in una galassia lontana collassa, formando un buco nero, due giganteschi getti di plasma escono dal suo nucleo. Questi lampi di raggi gamma (GRB) estremamente luminosi sono le esplosioni più potenti dell’universo e quando un getto punta verso la Terra, il bagliore può essere rilevato da telescopi terrestri e spaziali. Il materiale non si catapulta semplicemente da una stella che esplode, ma accelera a velocità altissime lungo lo stretto raggio del raggio gamma, lasciando l’astrofisica perplessa sulla fonte di energia che guida queste straordinarie esplosioni.

Ora un nuovo studio internazionale condotto dall’Università di Bath promette di far luce su questo misterioso fenomeno.

Prove del modello magnetico

Molti astronomi preferiscono una spiegazione per i GRB basata sul modello a getto barionico. Secondo questo modello ripetute collisioni violente tra il materiale emesso durante l’esplosione e il materiale che circonda la stella morente producono il lampo di raggi gamma ed il conseguente bagliore – le braci morenti della palla di fuoco in espansione.

Una seconda ipotesi, chiamata modello magnetico, ipotizza che un enorme campo magnetico primordiale nella stella collassi in pochi secondi dall’esplosione iniziale, rilasciando energia per alimentare la prodigiosa esplosione.

Ora, per la prima volta, un team internazionale di ricercatori ha trovato prove a sostegno di questo modello magnetico. Lavorando in collaborazione con ricercatori di Regno Unito, Italia, Slovenia, Russia, Sudafrica e Spagna, gli astrofisici di Bath hanno esaminato i dati del crollo di un’enorme stella in una galassia a 4,5 miliardi di anni luce di distanza. Furono avvisati del crollo della stella dopo che il suo lampo di raggi gamma (chiamato GRB 190114C) fu rilevato dall’osservatorio spaziale Neil Gehrels della NASA.

Un dato sorprendentemente basso

I ricercatori hanno notato un livello sorprendentemente basso di polarizzazione nel raggio gamma scoppiato nei momenti immediatamente successivi al collasso della stella, indicando che il campo magnetico della stella era stato distrutto durante l’esplosione.

Nuria Jordana-Mitjans, autrice principale del’articolo pubblicato su The Astrophysical Journal e titolare della borsa di studio post-laurea in astrofisica di Hiroko e Jim Sherwin, ha dichiarato: “Da studi precedenti, ci aspettavamo di rilevare una polarizzazione fino al 30% nei primi cento secondi dopo l’esplosione. Quindi siamo rimasti sorpresi di misurare solo il 7,7% in meno nel primo minuto dopo lo scoppio, seguito da un improvviso calo al 2% subito dopo“.

Ha aggiunto: “Questo ci dice che i campi magnetici sono crollati catastroficamente subito dopo l’esplosione, rilasciando la loro energia e alimentando la luce brillante rilevata attraverso lo spettro elettromagnetico”.

Rilevamenti automatici

I GRB vengono rilevati da satelliti dedicati in orbita attorno alla Terra, tuttavia nessuno può prevedere dove o quando apparirà un GRB, quindi gli scienziati si affidano a telescopi robotici autonomi a risposta rapida per catturare la luce in rapido declino di questi bagliore. Pochi secondi dopo che l’osservatorio della NASA ha identificato il GRB 190114C, i telescopi robotici situati nelle Isole Canarie e in Sudafrica hanno ricevuto la notifica di scoperta della NASA. Entro un minuto dalla scoperta del GRB, i telescopi stavano raccogliendo dati sulle emissioni.

La professoressa Carole Mundell, capo di astrofisica all’Università di Bath e coautrice della ricerca, ha dichiarato: “I nostri innovativi sistemi di telescopi sono completamente autonomi, quindi si sono mossi molto rapidamente e hanno iniziato a prendere osservazioni del GRB quasi immediatamente dopo la sua scoperta da parte del satellite Swift“.

Il prof. Mundell ha continuato: “È straordinario che dalla comodità delle nostre case siamo stati in grado di scoprire l’importanza dei campi magnetici primordiali nell’alimentare un’esplosione cosmica in una galassia lontana”.

Credits

Questo studio del GRB è stato condotto dall’Università di Bath in collaborazione con scienziati della Liverpool John Moore University UK, dell’Università di Ferrara, dell’Università di Nova Gorica in Slovenia, dell’Osservatorio astronomico sudafricano, dell’Instituto de Astrofisica de Canarias, Spagna, Lomonosov Università statale di Mosca e Università statale di Irkutsk Russia.

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