Nell'ottobre 2022 sono iniziati i rilevamenti per monitorare il cielo per eventuali esplosioni nello spazio Come una rana in un calzino.
la ragione? Qualcosa a 2,4 miliardi di anni luce di distanza ha scatenato il più grande lampo di raggi gamma mai registrato. L'evento, GRB 221009A, ha raggiunto il record di 18 TeV ed è stato così potente da scuotere l'atmosfera esterna della Terra.
L'evento, soprannominato La Barca (per il più luminoso di tutti), abbiamo poi stabilito essere la nascita di un buco nero a seguito della morte violenta di una stella massiccia.
Ora una nuova analisi della luce all'avanguardia ha rivelato le complessità di questa esplosione, scoprendo che nonostante tutta la furia dei raggi gamma, la barca era in realtà sorprendentemente ordinaria, qualcosa che non ci aspettavamo.
"Non è più luminosa delle supernove precedenti". dice l'astrofisico Peter Blanchard Dalla Northwestern University negli Stati Uniti.
"Sembra abbastanza naturale nel contesto di altre supernovae associate a lampi di raggi gamma (GRB) meno energetici. Ci si potrebbe aspettare che la stessa stella collassata che produce GRB molto attivi e luminosi produca anche una supernova molto attiva e luminosa risulta essere così. "Non è così. Abbiamo un GRB molto luminoso, ma è una normale supernova."
I raggi gamma esplodono Sono le esplosioni più potenti mai viste nell'universo. Sono, come suggerisce il nome, esplosioni di radiazioni gamma – la luce più energetica dell'universo – che possono esplodere in 10 secondi con la stessa energia emessa dal Sole in 10 miliardi di anni.
Conosciamo almeno due eventi principali che possono creare GRB: la formazione di un buco nero quando una stella massiccia diventa supernova, o la supernova che accompagna la fusione di due stelle di neutroni.
Si ritiene che i tipi di novae che producono lampi di raggi gamma siano anche responsabili della produzione di elementi pesanti nell'universo. Il problema è che gli elementi pesanti semplicemente non esistevano finché le stelle non li crearono.
Le stelle sono costituite principalmente da idrogeno gassoso, che è abbondante nell'universo, ma fanno esplodere i nuclei atomici per formare elementi più pesanti. Questo vale per il ferro, perché la fusione degli atomi di ferro assorbe più energia di quanta ne generi.
Tuttavia, elementi più pesanti del ferro possono formarsi durante le violente convulsioni di una gigantesca esplosione cosmica. Lo abbiamo visto! In seguito alle collisioni tra stelle di neutroni, gli scienziati hanno scoperto elementi troppo pesanti per essersi formati mediante la fusione del nucleo.
Ma ci sono molte cose che non sappiamo. Se riusciamo a restringere la gamma delle esplosioni che hanno maggiori probabilità di produrre questi elementi, avremo un nuovo strumento per comprendere non solo come l'universo produce le cose, ma quanto siano comuni tali esplosioni.
Quindi, naturalmente, Blanchard e i suoi colleghi hanno voluto dare un'occhiata al GRB 221009A per vedere se c'erano segni di elementi pesanti nella luce che emette.
Ma dovevano aspettare. L'esplosione è stata così forte da accecare i nostri strumenti.
"L'esplosione del GRB è stata così brillante che ha oscurato ogni possibile firma di supernova nelle prime settimane e mesi dopo l'esplosione". spiega Blanchard.
"In questi momenti, il cosiddetto bagliore del GRB sembrava che i fari di un'auto venissero dritti verso di te, impedendoti di vedere l'auto stessa. Quindi, abbiamo dovuto aspettare finché non si fosse sbiadito in modo significativo per darci la possibilità di vedere la supernova."
Fu solo circa sei mesi dopo la prima osservazione dell'esplosione che i ricercatori furono in grado di utilizzare il telescopio spaziale James Webb per osservare la luce alle lunghezze d'onda degli infrarossi. In questo modo sono stati in grado di determinare che la supernova stessa era relativamente normale. Il motivo per cui era così luminoso era probabilmente dovuto al fatto che il lampo di raggi gamma era diretto direttamente verso la Terra.
Successivamente, i ricercatori hanno combinato i dati del telescopio spaziale James Webb con le osservazioni radio dell'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array per cercare bande di lunghezze d'onda specifiche coerenti con la presenza di elementi pesanti. Tuttavia, anche se hanno trovato elementi come calcio e ossigeno, che sono abbastanza standard nelle supernove, non c'era alcun segno di produzione di elementi pesanti.
Ora, la velocità con cui le stelle di neutroni si fondono non è sufficiente a generare la quantità di materia pesante che vediamo nell'universo. Ci si aspettava che esplosioni giganti come GRB 221009A contribuissero, ma la mancanza di elementi pesanti suggerisce che ci sbagliavamo.
Quindi dobbiamo esaminare altre potenziali fonti per vedere se riusciamo a identificare il colpevole, dicono i ricercatori.
"Non abbiamo visto tracce di questi elementi pesanti, il che suggerisce che lampi di raggi gamma molto energetici come quelli della barca non producono questi elementi". dice Blanchard.
"Ciò non significa che tutti i lampi GRB non li producono, ma è un'informazione essenziale mentre continuiamo a capire da dove provengono questi elementi pesanti. Le future osservazioni con JWST determineranno se i cugini "naturali" di BOAT li producono elementi."
I risultati sono stati pubblicati in Astronomia della natura.