Cosa ha reso l’esplosione cosmica più luminosa di tutti i tempi così eccezionale?

Poche esplosioni cosmiche hanno attirato tanta attenzione da parte degli scienziati spaziali quanto quella registrata il 22 ottobre dello scorso anno e giustamente chiamata la più brillante di tutti i tempi (BOAT). L’evento, prodotto dal collasso di una stella molto massiccia e dalla successiva nascita di un buco nero, è stato testimoniato da un lampo immensamente luminoso di raggi gamma seguito da un bagliore di luce che svanisce lentamente attraverso le frequenze.

Da quando hanno captato simultaneamente il segnale BOAT sui loro giganteschi telescopi, gli astrofisici di tutto il mondo si sono dati da fare per spiegare la luminosità del lampo di raggi gamma (GRB) e la dissolvenza curiosamente lenta del suo bagliore residuo.

Ora un team internazionale che comprende il Dr. Hendrik Van Eerten del Dipartimento di Fisica dell’Università di Bath nel Regno Unitoha formulato una spiegazione: l'esplosione iniziale (nota come GRB 221009A) era angolata direttamente verso la Terra e trascinava con sé una quantità insolitamente grande di materiale stellare nella sua scia.

I risultati del team sono stati pubblicati oggi sulla prestigiosa rivista Science Advances. Il dottor Brendan O'Connor, uno studente di dottorato neolaureato presso l'Università del Maryland e la George Washington University di Washington, DC è l'autore principale dello studio.

Van Eerten, che ha co-condotto l'analisi teorica del bagliore residuo, ha dichiarato: "Anche altri ricercatori che lavorano su questo enigma sono giunti alla conclusione che il getto era puntato direttamente verso di noi, proprio come un tubo da giardino angolato per spruzzare direttamente verso di noi... e questo sicuramente spiega in qualche modo perché è stato visto così brillantemente.

Ma quello che rimaneva un enigma era che i bordi del getto non si vedevano affatto.

"La lenta dissolvenza del bagliore residuo non è caratteristica di uno stretto getto di gas, e sapere questo ci ha fatto sospettare che ci fosse un motivo in più per l'intensità dell'esplosione, e i nostri modelli matematici lo hanno confermato. Il nostro lavoro mostra chiaramente che il Il GRB aveva una struttura unica, con le osservazioni che rivelavano gradualmente un getto stretto incorporato all’interno di un deflusso di gas più ampio dove normalmente ci si aspetterebbe un getto isolato”.

Quindi cosa ha reso questo GRB più ampio del normale? I ricercatori hanno una teoria. Come ha spiegato Van Eerten: "I getti GRB devono passare attraverso la stella in collasso in cui si sono formati, e ciò che pensiamo abbia fatto la differenza in questo caso è stata la quantità di miscelazione avvenuta tra il materiale stellare e il getto, tale da provocare shock- il gas riscaldato continuava ad apparire nel nostro campo visivo fino al punto che qualsiasi traccia caratteristica del getto sarebbe andata persa nell’emissione complessiva del bagliore residuo.

Ha aggiunto: "Il nostro modello aiuta non solo a comprendere la BOAT, ma anche i precedenti detentori del record di luminosità che avevano sconcertato gli astronomi per la loro mancanza di firma del getto. Questi GRB, come altri GRB, devono essere diretti direttamente verso di noi quando si verificano, poiché "Non sarebbe fisico che così tanta energia venisse espulsa in tutte le direzioni contemporaneamente. Sembra che esista una classe eccezionale di eventi che sono estremi e riescono a mascherare la natura diretta del loro flusso di gas. Studi futuri sui campi magnetici che lanciano il getto e nelle stelle massicce che li ospitano dovrebbe aiutare a rivelare perché questi GRB sono così rari."

O'Connor ha dichiarato: "L'eccezionalmente lungo GRB 221009A è il GRB più luminoso mai registrato e il suo bagliore residuo sta frantumando tutti i record a tutte le lunghezze d'onda. Perché questo lampo è così luminoso e anche vicino (cosmicamente parlando: si è verificato alla distanza minore di 2,4 miliardi di anni luce dalla Terra), pensiamo che questa sia un’opportunità che capita una volta ogni mille anni per affrontare alcune delle domande più fondamentali riguardanti queste esplosioni, dalla formazione dei buchi neri ai test dei modelli della materia oscura”.

- Il presente comunicato stampa è stato originariamente pubblicato sul sito web dell'Università di Bath