Abbiamo rilevato i lampi di raggi gamma più potenti mai registrati

Scoppio di raggi gamma DESY, Laboratorio di comunicazione scientifica

I lampi di raggi gamma sono le esplosioni più potenti nell'universo conosciuto, che si pensa vengano rilasciate quando una stella massiccia collassa in un buco nero o in una stella di neutroni.

Ora gli scienziati ne hanno appena scoperto un paio più potenti di quanto avremmo potuto immaginare. In un trio di nuovo carte pubblicato in Natura , due squadre di astronomi riportano il rilevamento di due lampi di raggi gamma che ciascuno emetteva letture di energia che superano la precedente raffica di record , incluso uno che è oltre 10 volte più potente. È un paio di scoperte senza precedenti che dovrebbero aiutarci a trovare più di questi eventi esotici e dipingere una visione più chiara di ciò che stava accadendo in parti lontane dell'universo miliardi e miliardi di anni fa.

I lampi di raggi gamma sono più potenti di quanto avessimo mai immaginato, afferma Razmik Mirzoyan, un astrofisico del Max Planck Institute e coautore di due degli articoli. È assolutamente straordinario.

I rilevamenti sono stati effettuati da due osservatori: il sistema Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov (MAGIC), che utilizza due telescopi situati su una delle isole Canarie, e il sistema stereoscopico ad alta energia (HESS), una serie di cinque telescopi in Namibia. Entrambi i siti utilizzano quelli che vengono chiamati telescopi Cherenkov per immagini aeree (IACT).

Quando i raggi gamma ad alta energia colpiscono l'atmosfera terrestre, l'interazione fa sì che le molecole d'aria si trasformino in una cascata di coppie elettrone-positrone. Queste coppie accelerano attraverso l'atmosfera, rilasciando qualcosa noto come radiazione Cherenkov. Gli IACT osservano questa pioggia di radiazioni e i dati risultanti possono essere ricostruiti e analizzati per determinare l'energia e la direzione dei fotoni originali ad alta energia, i raggi gamma, che colpiscono l'atmosfera.

Il primo burst, GRB 190114C, è stato trovato il 14 gennaio. Inizialmente rilevato da una coppia di telescopi spaziali, è stato poi verificato e osservato in profondità da HESS una volta rese note le sue coordinate. MAGIC ha rilevato energie fotoniche nel bagliore residuo di GRB 190114C (la parte in dissolvenza dell'emissione) che erano al di sopra della gamma di teraelettronvolt (TeV), che è un trilione di volte più energetico della luce visibile (la luce visibile è di circa 1 eV). Finora, la Nebulosa del Granchio è stata la più brillante fonte conosciuta di energie TeV. Questa nuova esplosione sminuisce quelle energie di un fattore 100 ed è ora il detentore del record per la sorgente di fotoni TeV più brillante conosciuta.

Il secondo burst, GRB 180720B, è stato rilevato il 20 luglio 2018. Aveva energie ben superiori a 0,1 TeV, ma comunque inferiori a 1 TeV. I precedenti lampi di raggi gamma non erano stati visti al di sopra di 100 GeV. Le esplosioni sono state misurate nella fase di postluminescenza, quindi le energie iniziali delle emissioni devono essere state ancora più elevate, afferma Mirzoyan.

Osservazioni di follow-up utilizzando altri osservatori e strumenti rivelano che GRB 190114C proveniva da una galassia a 4,5 miliardi di anni luce dalla Terra, mentre GRB 180720B ha avuto origine a 6 miliardi di anni luce di distanza.

Tutti i lampi di raggi gamma sono prodotti al di fuori della Via Lattea, in genere a miliardi di anni luce di distanza in galassie con molta formazione stellare massiccia. Sebbene non sappiamo esattamente cosa abbia creato questi particolari, sappiamo che sono entrambi esplosioni di lunga durata. Ciò significa che vengono prodotte quando un raro tipo di stella massiccia e in rapida rotazione collassa improvvisamente in un potente buco nero o in una stella di neutroni altamente magnetizzata in rapida rotazione chiamata magnetar, afferma Bing Zhang, un astrofisico dell'Università del Nevada, a Las Vegas, che non è stato coinvolto negli studi. Entrambi gli oggetti possono produrre lampi di raggi gamma, e in questo caso sono stati diretti verso la Terra, fortunatamente per gli astronomi.

Oltre a essere solo scoperte da record, i due nuovi lampi di raggi gamma ci danno un'idea di come vengono prodotti esattamente questi fenomeni. L'unico meccanismo che potrebbe provocare emissioni così elevate è una dispersione verso l'alto di fotoni in energie più elevate, indotta da collisioni con elettroni accelerati. Molti scienziati, incluso Zhang, hanno a lungo teorizzato che un tale meccanismo esistesse.

Come nel caso del rilevamento delle onde gravitazionali, la grande speranza è che questa scoperta significhi che saremo in grado di individuare più lampi di raggi gamma ad alta energia e caratterizzarli in modo ancora più dettagliato. Gli oggetti situati a miliardi di anni luce di distanza sono incredibilmente difficili da studiare. I lampi di raggi gamma sono alcuni degli unici segnali che possiamo rilevare che possono dirci qualcosa su ciò che sta accadendo così lontano.

Questo post è stato modificato per fornire più contesto sull'energia emessa da questi ultimi rilevamenti di burst.

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