Corti o lunghi, i GRB sono fenomeni straordinari


  • Tre “pilastri” delle osservazioni astronomiche più avanzate (Swift, Hubble e Chandra) hanno studiato uno dei lampi gamma più strani mai individuati. La sua durata supera abbondantemente quanto osservato finora: dopo oltre una settimana la radiazione ad alta energia continua imperterrita a prodursi, aumentando e affievolendo la sua luminosità. Generalmente i GRB più lunghi non superano le poche ore. La spiegazione più accreditata, al momento e in attesa di nuovi studi, presuppone la distruzione per effetto mareale di una stella avvicinatasi troppo al centro della sua galassia, il cui gas sta precipitando verso il gigantesco buco nero centrale. La materia in caduta, combinata con la rotazione dell’oggetto supermassiccio, produrrebbe il getto gamma lungo l’asse di rotazione. Se noi fossimo proprio in direzione di questo getto (osservabile sia nel gamma che nell’X ) si potrebbe assistere ad un evento energetico di tale durata.

    L’esplosione è cominciata il 28 di marzo, quando Swift l’ha scoperta nella costellazione del Draco. Una dozzina di telescopi sono stati subito puntati in quella direzione ed è stata osservata una galassia estremamente vicina. Hubble, il 4 aprile ha localizzato perfettamente la sorgente proprio al centro di questa galassia distante circa 3,8 miliardi di anni luce. Lo stesso giorno Chandra ha ottenuto un’esposizione di quattro ore della sorgente e confermato senza ombra di dubbio che l’origine era proprio nel centro della galassia. La straordinaria, duratura e variabile emissione supera da migliaia a milioni di volte l’energia che normalmente viene prodotta da GRB nella nostra stessa galassia. Si sta probabilmente assistendo al “pasto” di un’intera stella da parte di un buco nero galattico.

    Lo straordinario GRB di lunghissima durata (chiamato GRB 110328A ) osservato in una galassia della costellazione del Draco, distante circa 3,8 miliardi di anni luce da noi.

    Non è la prima volta che si assiste a questo spettacolo, ma mai così violento e per tanto tempo. Forse, come già detto prima, la particolare e favorevole direzione del getto permette di osservarlo nella sua massima potenza. Ricordiamo che la materia coinvolta raggiunge velocità prossime a quella della luce. Hubble sta ora aspettando di osservare il cambiamento di luminosità del nucleo galattico.

    Molte altre volte, i GRB sono invece estremamente corti nella loro durata. In questo caso si pensa comunemente che siano causati dalla fusione di due stelle di neutroni. Un super computer tedesco a Potsdam ha simulato questo fenomeno e avvalorato l’ipotesi teorica. Esso ha descritto la collisione di due stelle di neutroni e ha dimostrato come questo evento possa produrre la struttura magnetica atta a causare il getto ad alta velocità associato al breve lampo gamma. Non è stata impresa da poco, dato che il fenomeno è brevissimo, dell’ordine di 35 millisecondi, tre volte più veloce del battito di ciglia. GRB di questo tipo emettono normalmente, nel giro di pochi secondi, più energia di quella prodotta dalla nostra intera galassia in un anno intero. La simulazione ha permesso di seguire nei dettagli la formazione del campo magnetico straordinariamente intenso durante la fusione delle due stelle. Vale la pena descrivere brevemente i singoli passi del processo.

    La simulazione comincia con due stelle di neutroni orbitanti a una distanza reciproca di una ventina di chilometri. Ognuna ha una massa di 1,5 volte quella del Sole, compressa in un volume di circa 25 km di diametro. Il campo magnetico associato è un trilione di volte quello del Sole. In 15 millisecondi le due stelle collidono, si fondono e si trasformano in un buco nero rotante di massa pari a 2.9 volte quella della nostra stella. L’orizzonte degli eventi ha dimensioni di solo 10 km. La materia superdensa raggiunge temperature dell’ordine dei miliardi di gradi. La fusione aumenta sensibilmente la potenza del campo magnetico anche se crea un certo scompiglio nella sua direzione. Nei successivi 11 millisecondi, il gas che ruota vorticosamente a velocità prossime a quella della luce, intensifica ancora di più il campo magnetico che, alla fine, raggiunge valori migliaia di volte quello originario delle due stelle di neutroni. Esso si organizza geometricamente formando nel contempo due getti di particelle ultra veloci lungo l’asse di rotazione del buco nero, che causano il lampo di raggi gamma.

    La sequela di immagini ottenute durante la simulazione al computer della fusione di due stelle di neutroni che si trasformano in un buco nero. Esso emette i getti che causano il GRB. (Fonte: NASA/AEI/ZIB/M. Koppitz and L. Rezzolla)

    La prova finale di questo meccanismo di fusione sarà data quando, finalmente, si riusciranno a rilevare le onde gravitazionali attese sicuramente in un processo di questo tipo. Purtroppo, anche se inviate, sono ancora troppo deboli per gli strumenti attuali. Non ci resta che aspettare e vedrete che il tempo non sarà lungo… 

    Vincenzo Zappalà (pubblicato il 27 Aprile 2011 su Astronomia.com) 

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