I raggi gamma sono alimentati dai campi magnetici di una stella che collassa?


L’impressione di un’artista dell’esplosione di raggi gamma di una stella nell’attimo seguente il suo collasso.

Quando una stella massiccia in una galassia lontana collassa, formando un buco nero, due giganteschi getti di plasma che emettono luce vengono sparati dal suo nucleo. Queste esplosioni di raggi gamma estremamente brillanti (GRB) sono le esplosioni più potenti dell’universo e quando un getto punta verso la Terra, il bagliore successivo può essere rilevato dai telescopi terrestri e spaziali. Il materiale non si limita a venir espulso da una stella in esplosione, ma accelera ad altissima velocità lungo lo stretto raggio del getto di raggi 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.


Molti astronomi sono favorevoli a una spiegazione dei GRB basata sul modello del getto barionico. Questo afferma che le ripetute e violente collisioni tra il materiale esploso durante l’esplosione e il materiale che circonda la stella morente producono il lampo dei raggi gamma e la successiva dissolvenza dopo il 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 entro pochi secondi dall’esplosione iniziale, rilasciando energia per alimentare il prodigioso scoppio.

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 collasso di una stella massiccia in una galassia distante 4,5 miliardi di anni luce. Sono stati avvertiti del collasso della stella dopo che il suo lampo di raggi gamma (denominato GRB 190114C) è stato rilevato dall’osservatorio spaziale della NASA Neil Gehrels Swift Observatory.

I ricercatori hanno notato un livello di polarizzazione sorprendentemente basso nel lampo di raggi gamma 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 dell’articolo dell’Astrophysical Journal, e titolare della borsa di studio post-laurea Hiroko e Jim Sherwin in Astrofisica, ha detto:

“Da studi precedenti, ci aspettavamo di rilevare una polarizzazione fino al 30% nei primi cento secondi dopo l’esplosione. Così siamo stati sorpresi di misurare solo il 7,7% in meno di un minuto dopo l’esplosione, 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, liberando la loro energia e alimentando la luce brillante rilevata in tutto lo spettro elettromagnetico”.

I GRB sono rilevati da satelliti dedicati in orbita intorno 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 che si affievolisce rapidamente dopo l’esplosione.

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 e sono stati ricollegati. Entro un minuto dalla scoperta del GRB, i telescopi stavano raccogliendo dati sulle emissioni.

La professoressa Carole Mundell, responsabile dell’Astrofisica dell’Università di Bath e co-autore della ricerca, ha detto:

“I nostri innovativi sistemi di telescopi sono completamente autonomi, senza esseri umani nel ciclo, quindi si sono bloccati molto rapidamente e hanno iniziato a prendere le osservazioni del GRB quasi immediatamente dopo la sua scoperta da parte del satellite Swift”.

Il Prof. Mundell ha continuato:

“È notevole che, comodamente da casa nostra, siamo stati in grado di scoprire l’importanza dei campi magnetici primordiali nell’alimentare un’esplosione cosmica in una galassia lontana”.

Fonte