Il Lampo di Natale

Stretta mortale in un lampo di raggi gamma. La caduta di un asteroide su una stella di neutroni. Natale 2010. Gli strumenti del satellite Swift della NASA registrano un lampo di raggi gamma (GRB) senza precedenti: la sua durata è di oltre trenta minuti, un record. Al contrario, la sua luminosità residua nei raggi X scompare nel giro di solo 20 ore, mentre di solito questa emissione può durare mesi. Per il team italiano impegnato nello studio di questo GRB anomalo, a produrre il lampo sarebbe stato un asteroide caduto su una stella di neutroni all’interno della nostra Galassia. Un’interpretazione mai teorizzata prima ma che sembra spiegare in modo eccellente quanto osservato. I risultati di questo lavoro sono pubblicati nell’ultimo numero della rivista Nature. Il cacciatore di lampi gamma Swift, satellite della NASA cui partecipano l’Italia e il Regno Unito, lo scorso Natale ha individuato un evento

davvero eccezionale. Che fosse senza precedenti è subito balzato agli occhi degli scienziati impegnati, anche quel giorno, nel seguire in tempo reale il flusso di dati che gli strumenti di Swift stavano inviando a Terra. L’evento GRB 101225A – questa la sigla del lampo di raggi gamma osservato da Swift – è stato lunghissimo: oltre trenta minuti quando, di solito, i lampi di raggi gamma (GRB) durano qualche decina di secondi. Le stranezze di GRB 101225A non si sono fermate qui. La luminosità residua nella banda dei raggi X (detta afterglow), che normalmente nei lampi di raggi gamma può persistere anche per diversi mesi, nel caso di GRB 101225A è scomparsa nel giro di solo 20 ore. Non solo: anche il suo flusso di radiazione non era stabile, ma presentava delle variazioni molto pronunciate, con alti e bassi che si riproponevano a intervalli quasi regolari di qualche ora. Le osservazioni nelle bande della radiazione visibile e ultravioletta hanno mostrato un’emissione abbastanza debole che è rimasta osservabile per più tempo: in ultravioletto per qualche giorno, come osservato da Swift, e in ottico per qualche mese, come registrato dalle osservazioni dei telescopi da Terra. Tutte queste peculiarità rendono GRB 101225A unico, con caratteristiche mai riscontrate in un lampo di raggi gamma e che non potevano essere spiegate dagli attuali modelli che descrivono queste immani emissioni di energia. “Le osservazioni di Swift ci hanno davvero sorpreso” dice Sergio Campana, dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, primo autore dell’articolo sulle osservazioni di Swift pubblicato nell’ultimo numero della rivista Nature. “Abbiamo avuto

non pochi problemi per riuscire a interpretare questi dati in modo convincente. Le repentine variazioni di flusso osservate nei raggi X, mai osservate in altri GRB, ci suggeriscono che GRB 101225A abbia avuto origine durante un evento distruttivo ma in qualche modo periodico. Dopo vari tentativi di modellizzazione sia con oggetti della nostra Galassia che con oggetti extragalattici (c’è un lavoro concorrente che spiega il fenomeno con una supernova estremamente peculiare nell’Universo vicino), ci siamo focalizzati sull’ipotesi della caduta di un asteroide su una stella di neutroni appartenente alla nostra Galassia. E’ un fenomeno nuovo mai pensato teoricamente e mai osservato prima d’ora, ma sembra funzionare”. E’ noto da tempo che comete ed asteroidi cadono sul Sole o su Giove. Nel caso della nostra stella, una cometa che vi cade sopra si allunga leggermente, per effetto della gravità, prima di essere vaporizzata al contatto con la fotosfera solare. Nel caso di un oggetto veramente compatto come una stella di neutroni, dove una massa poco superiore a quella del Sole è concentrata in una sfera del raggio di dieci chilometri, la cometa o l’asteroide, avvicinandosi, sentirebbero una forza mareale estremamente intensa che porterebbe l’oggetto in caduta a distruggersi prima di schiantarsi sulla sua superficie.“In particolare quello che succede è che l’asteroide non cade direttamente sulla stella di neutroni, ma si deforma, allungandosi, fino ad avvitarsi attorno all’oggetto compatto, formando una struttura a disco, detta disco di accrescimento” spiega Giuseppe Lodato, dell’Università Statale di Milano, coautore dell’articolo. “Gli attriti all’interno di questo disco portano poi la materia a cadere sulla superficie della stella di neutroni emettendo radiazione di alta energia. Il

processo di formazione del disco, sopratutto nelle prime orbite attorno alla stella di neutroni, è molto variabile e questo rende conto del comportamento osservato nella banda dei raggi X. L’emissione in banda ottica viene invece dal disco di accrescimento che impiega molto più tempo a consumarsi”. Anche all’Agenzia Spaziale Italiana c’è soddisfazione per questo importante contributo scientifico. “Questo risultato di grande rilievo è stato ottenuto dalla combinazione di due importanti elementi: la realizzazione di un’ottima strumentazione scientifica e l’alto livello della ricerca astrofisica italiana. Tutto ciò rende ragione degli investimenti fatti dall’Agenzia Spaziale Italiana nella missione Swift” commenta Barbara Negri, responsabile ASI per l’Esplorazione e Osservazione dell’Universo. “In particolare, l’Italia ha fornito gli specchi del telescopio X (XRT) e la stazione di terra di Malindi (Kenya). Inoltre, il Centro ASDC dell’ASI, fornisce il software scientifico per la riduzione dei dati di XRT e gestisce l’archivio. Il team italiano che partecipa alla missione Swift garantisce l’immediata diffusione delle informazioni scientifiche sulle nuove sorgenti, in particolare i GRB”. Il team che ha condotto lo studio, oltre a Sergio Campana e Giuseppe Lodato, è composto da Paolo D’Avanzo, Nino Panagia, Massimo Della Valle, Gianpiero Tagliaferri, Luigi Angelo Antonelli, Stefano Covino, Giancarlo Ghirlanda, Gabriele Ghisellini, Andrea Melandri, Elena Pian, Giancarlo Cusumano, Valerio D’Elia, Dino Fugazza, Eliana Palazzi, Boris Sbarufatti, Susanna Vergani (tutti dell’INAF) e Elena Maria Rossi del Leiden Observatory (Olanda) e  Ruben Salvaterra del Dipartimento di Fisica e Matematica dell’Università dell’Insubria a Como. Fonte INAF Istituto Nazionale di Astrofisica

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