Due lampi di raggi gamma arrivano a 4 minuti di distanza: un evento senza precedenti sfida le teorie

Il 25 aprile 2016 il Neil Gehrels Swift Observatory ha rilevato due lampi di raggi gamma separati da appena quattro minuti: il primo è durato 1,7 secondi, il secondo 51,2. La coppia, chiamata GRB 160425A, riunisce caratteristiche associate a due classi diverse di queste esplosioni cosmiche e non ha precedenti noti. Il caso, descritto su Nature Astronomy, potrebbe mettere alla prova le classificazioni attuali e le ipotesi sull’origine dei GRB.

I lampi di raggi gamma, o Gamma-ray bursts, sono tra gli eventi più energetici dell’Universo e rilasciano radiazione nella forma più energetica conosciuta: i raggi gamma. Si distinguono in base alla durata. I GRB brevi durano meno di due secondi e sono generalmente attribuiti alla fusione di oggetti compatti, come stelle di neutroni e buchi neri. Quelli lunghi superano i due secondi e sono di solito associati al collasso del nucleo di stelle morenti, che possono avere una massa decine di volte superiore a quella del Sole.

Nel caso di GRB 160425A, il primo lampo, denominato G1, è durato 1,7 secondi ed è compatibile con un’origine da fusione; il secondo, G2, è durato 51,2 secondi ed è associato al collasso di una stella. Le esplosioni sono state osservate dallo spazio perché l’atmosfera terrestre non lascia passare i raggi gamma. In seguito, telescopi a terra hanno seguito il bagliore residuo, che diventava via via più debole.

La galassia ospite, forse una coppia di galassie in fusione, si trova a una distanza tale che la luce dell’evento ha impiegato circa 5,5 miliardi di anni per raggiungerci. Le esplosioni sono quindi avvenute quasi un miliardo di anni prima della formazione del Sistema solare; la loro luce ad alta energia ha viaggiato per oltre un terzo della storia cosmica.

I GRB emettono energia in fasci concentrati. Se si trascura per un momento questo effetto, G1 avrebbe liberato l’equivalente di miliardi di anni di energia solare, mentre G2 circa tre volte tanto. «L’energia totale emessa dal Sole nel corso della sua intera vita non basta a spiegare la seconda componente», ha osservato Bing Zhang, astrofisico dell’Università di Hong Kong e autore corrispondente dello studio, precisando che considerare l’emissione a fascio cambia sostanzialmente i calcoli.

«Finora è l’unico evento con una caratteristica così strana», ha dichiarato Zhang a ScienceAlert. Secondo il ricercatore, i due lampi potrebbero essere indipendenti, ma la probabilità che siano avvenuti quasi nello stesso momento e nella stessa direzione è così bassa da rendere necessario considerare una possibile origine comune.

Gli autori esaminano cinque spiegazioni, tutte con difficoltà. La prima è una coincidenza: i lampi potrebbero provenire da galassie diverse, allineate nello spazio e nel tempo, con entrambi i getti diretti verso la Terra. La probabilità che accada in un dato momento e in una determinata porzione di cielo è di circa 2 su un trilione. Considerando tutti gli anni in cui Swift ha osservato il cielo, la stima sale a circa 1 su 100.000-10 milioni.

Una seconda possibilità è che le esplosioni siano avvenute in punti diversi della stessa galassia. Le probabilità stimate sono comprese tra circa 8 su 10 trilioni e 8 su un trilione; tenendo conto dell’intero periodo di osservazioni di Swift, questa ipotesi risulta ancora meno probabile della prima. Per dare un’idea della scala, 10 trilioni di giorni corrispondono a oltre 27 miliardi di anni, quasi il doppio dell’età dell’Universo. Scegliere a caso una data da un calendario di 10 trilioni di giorni e indovinare quella scelta da un’altra persona avrebbe una probabilità analoga.

La terza ipotesi è che si tratti di una rara variante di un GRB di tipo I, cioè breve, prodotto dalla collisione di corpi come stelle di neutroni. In questo scenario, alla grande esplosione seguirebbe un’emissione più debole, simile a una coda. Ma l’intervallo di quiete tra i due lampi e l’energia troppo elevata di G2 rispetto a una semplice coda rendono questa spiegazione poco convincente.

La quarta possibilità è che l’evento sia un unico GRB di tipo II, cioè lungo, causato dal collasso di una stella massiccia. G2 sarebbe l’esplosione principale, preceduta da una più piccola emissione, G1. Anche questa interpretazione presenta un problema: un’emissione iniziale di questo tipo sarebbe probabilmente più debole.

Infine, i due lampi potrebbero provenire da un unico sistema, composto da corpi celesti di natura e numero ancora incerti, e da un meccanismo capace di collegare due eventi energetici distinti. Per ora, però, non è possibile definire come funzionerebbe.

«È questa la parte difficile. Abbiamo esaurito le possibilità», ha detto Zhang. «Tutti gli scenari presentano gravi difficoltà. Da teorico, lavoro sui GRB da oltre vent’anni, ma questo caso mi ha davvero messo alla prova».

Fonte: sciencealert.com