Come muore una stella
L’esplosioni di raggi Gamma sono radiazioni brevi e intense che possono provenire da qualunque parte del cielo. Sono talmente potenti che la luce di una sola esplosione è paragonabile, anche se solo per alcuni secondi, a quella di tutte le stelle visibili in cielo. Le esplosioni furono scoperte durante la guerra fredda, quando gli USA erano impegnati con le verifiche del Nuclear Test Ban Treaty, il bando delle armi nucleari. A quei tempi primi strumenti “astronomici” che rivelarono l’esistenza di questi fenomeni erano in realtà apparecchi militari che cercavano di catturare esplosioni esplosioni atomiche.
Oggi si sa che le esplosioni possono essere individuate solo grazie agli strumenti a bordo dei veicoli spaziali come, ad esempio, il satellite Swift della NASA.
Il satellite Swift localizza le esplosioni dei raggi Gamma e ne inoltra le coordinate agli astronomi, che possono assistere agli eventi tramite telescopi posizionati sulla Terra. Queste osservazioni mostrano che le esplosioni sono accompagnate da rapide emissioni finali, i cosiddetti ‘afterglow’. Questi bagliori sono generalmente prodotti da una radiazione di sincrotrone, ossia da emissione di particelle cariche (perlopiù elettroni e positroni) che si muovono nei campi magnetici a velocità ultra elevate, circa il 99.9% della velocità della luce (notare che, diversamente dai neutrini del Gran Sasso, queste particelle sono subluminari o sub luce).
Il giorno di Natale del 2010 è avvenuta un’esplosione di raggi Gamma molto particolare che è stata battezzata GRB101225A, ma che viene anche chiamata ‘Esplosione di Natale’. E’ durata più di mezzora e, oltre che per questo dato straordinario (in genere le GRBs durano pochi secondi), ha subito catturato l’attenzione degli scienziati perché lo spettro mostrava una componente termica sorprendentemente potente. Talmente potente da dominare completamente le emissioni ultraviolette dei raggi X e mettere in discussione l’assodata convinzione che i lampi finali (gli afterglow) abbiano origine da processi di emissione non termici (come il sincrotrone).
Un team internazionale di ricercatori guidato da Christina Thöne e Antonio de Ugarte Postigo dell’ Instituto de Astrofisíca de Andalucía (Granada), in collaborazione con Miguel Ángel Aloy and Petar Mimica dell’ Universitat de València, ha formulato una spiegazione plausibile all’enigma dell’‘Esplosione di Natale’, pubblicata su Nature.
“Questa esplosione è stata un mistero e ci ha portati a formulare diverse spiegazioni, persino a pensare ad una ipotetica origine galattica” spiega C. Thöne. “Il fatto di non assistere a un classico afterglow, ma a una componente termica e a una prolungata attività di raggi Gamma ci ha messi in guardia sulla natura eccezionale di questo GBR”, aggiunge de Ugarte. Basandosi infatti su numerose osservazioni dalla Terra, “eravamo quasi costretti a proporre una nuova ipotesi per spiegare questo insolito evento” sostiene C. Thöne. GRB101225A è il risultato di una stella di neutroni che si è scontrata con il nucleo di elio di una stella gigante, a circa 5.5 miliardi di anni luce dalla Terra.
La stella di neutroni ha penetrato l’atmosfera della stella gigante, costringendo la stella ad espellere la maggior parte del suo involucro esterno. Miguel A. Aloy sottolinea: “Il viaggio della stella di neutroni è terminato in modo spettacolare quando ha incontrato il nucleo della stella massiccia. E’ avvenuta un’incredibile esplosione all’interno della stella, non visibile dalla Terra.”
Lo scontro ha generato un’ enorme quantità di energia, fuoriuscita dal nucleo della stella grazie a un paio di getti di plasma. I getti lungo il tragitto si sono riscaldati e hanno quindi provocato lo spettro di un corpo nero.
“Abbiamo dovuto scartare molte ipotesi e abbiamo scelto quella che inizialmente sembrava la meno plausibile” enfatizza Mimica. E’ stato fondamentale un controllo scrupoloso dello spettro dell’afterglow. Secondo C. Thöne “il getto di materiale bollente si è espanso rapidamente fino a raggiungere una grandezza simile a quella dell’orbita di Saturno intorno al Sole e, allo stesso tempo, la sua temperatura è precipitata da un milione di gradi Kelvin a 5000 in due settimane.”
Nonostante numerosi anni di ricerca sulle esplosioni di raggi gamma sembra necessario rivederne la classificazione, in quanto sembra che le stelle trovino nuovi modi per morire che non erano previsti dalle teorie.
