Burst lungo ma breve di raggi gamma

Non ci sono voluti più di cinquanta secondi per capovolgere tutto. cometa? GRB 211211A, un lampo di luce ad alta energia che si è verificato a circa un miliardo di anni luce di distanza, è relativamente vicino per tali eventi. È stato scoperto l’11 dicembre 2021 dal telescopio spaziale RapidoIn virtù della sua durata, questo lampo elettromagnetico rientra nella categoria dei lampi di raggi gamma lunghi, al contrario dei lampi brevi che durano meno di due secondi. Dopo la sua scoperta, Eleonora Troja, dell’Università di Roma Tor Vergata, e i suoi colleghi, così come altri team, hanno eseguito analisi approfondite del lampo di raggi gamma. E il suo risultato è a dir poco inaspettato: GRB 211211A può essere lungo, ma ha tutte le caratteristiche di un breve burst!

Quando si forma un buco nero, lungo il suo asse di rotazione vengono emessi getti di materia molto stretti e molto veloci. “Una volta che questi getti si trovano a una buona distanza dal buco nero, la loro energia si trasforma in una radiazione breve e molto intensa. Si tratta di un vero lampo di raggi gamma”, spiega Frédéric Daigne, ricercatore dell’Istituto di astrofisica di Parigi. un lampo di raggi gamma più o meno lungo dipende dall’evento che ha portato alla formazione del buco nero.Se il buco nero è stato causato dall’esplosione di un’enorme stella supernova, allora il lampo di raggi gamma è lungo.D’altra parte, se si è formata dopo la fusione di due stelle di neutroni, allora l’eruzione è breve. » Poiché GRB 211211A è un lampo lungo, si prevede che derivi dal collasso di una stella massiccia. Ma tutto indica che, tuttavia, a seguito della fusione di due stelle di neutroni …

La prima prova di ciò arriva dal luogo dell’esplosione, che è stato rilevato ai margini di una galassia. Tuttavia, le stelle massicce vivono solo pochi milioni di anni, che è un periodo molto breve su scala galattica. Pertanto, ci aspettiamo di trovare tali oggetti nelle regioni di formazione stellare all’interno delle galassie. Al contrario, coppie di stelle di neutroni possono vivere per centinaia di milioni di anni prima di fondersi, avendo così il tempo di migrare fuori dalla galassia che li ospita.

Lo spettro del lampo di raggi gamma di GRB 211211A testimonia più chiaramente la sua origine. C’è un aumento della luminosità nell’infrarosso tipico di una cosiddetta “kilonova”. Al momento della fusione delle stelle di neutroni, oltre a quelle che formeranno il buco nero e il disco di accrescimento, parte della materia viene istantaneamente espulsa. “Ci sono molti nuclei pesanti e neutroni molto caldi che vengono espulsi a una velocità molto elevata”, spiega Frédéric Diagne.Queste condizioni portano a un processo di rapida cattura di neutroni da parte dei nuclei e alla formazione di elementi molto pesanti. » La radiazione, associata alla radioattività degli elementi appena sintetizzati, è più intensa nell’infrarosso: è una kilonova. “Quindi questa è una firma molto chiara delle fusioni di stelle di neutroni”.

Ma allora, come si spiega l’esplosione di GRB 211211A? Jun Yang dell’Università di Nanjing, in Cina, e colleghi hanno ipotizzato che prima che si formasse un buco nero, le fusioni di stelle di neutroni dessero origine a una magnetar (una stella di neutroni con un campo magnetico molto intenso), consentendo un’emissione di getto più lunga, e quindi un più lungo scoppio di raggi gamma. “Ma è troppo presto per concludere, e nei prossimi mesi verranno proposte altre ipotesi”, sottolinea Frédéric Diagne. Il suo sviluppo porterà sicuramente a un salto nella nostra comprensione dei sistemi binari.