Astrofisica | Migliora la classificazione delle stelle con la nuova scoperta sui lampi gamma

Sorpresa tra le stelle. Fino a oggi gli astrofisici si sono avvalsi, tra le altre strategie, anche delle osservazioni sulla durata dei lampi di raggi gamma – rapidi fenomeni tra i più energetici dell’Universo – per identificare la natura dei corpi celesti, discriminando, ad esempio, le stelle di neutroni dalle stelle massicce o supernove. Ma presto potrebbe essere necessario rivedere questa strategia.  

Un gruppo internazionale di ricercatrici e ricercatori, cui ha preso parte l’Università di Ferrara e guidato dall’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), ha recentemente dimostrato che il lampo gamma GRB 200826A, classificato come corto e tradizionalmente associato alla fusione di due stelle di neutroni o di una stella di neutroni con un buco nero, è invece associato all’esplosione di una supernova, solitamente correlata ai lampi gamma lunghi.

La galassia in cui sono stati osservati il lampo di raggi gamma GRB 200826A e la supernova ad esso associata.  I due riquadri in basso a destra mostrano un ingrandimento sulla galassia ospite, osservata in infrarosso con il Large Binocular Telescope (LBT): nel riquadro superiore si può vedere la galassia, mentre la supernova è visibile nel riquadro inferiore. Crediti: A.Rossi (INAF); LBT; TNG; Gemini

La scoperta è stata possibile grazie al coinvolgimento di importanti infrastrutture: il Large Binocular Telescope (LBT) situato sul monte Graham in Arizona (USA) e il Telescopio Nazionale Galileo a La Palma, Isole Canarie, in Spagna, oltre all’Osservatorio Astronomico di Maidanak in Uzbekistan.

A spiegare la portata dell’osservazione è il professor Cristiano Guidorzi del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Unife, tra gli autori dello studio:

“La scoperta è importante per vari aspetti: il primo è che dimostra come la sola durata del lampo di raggi gamma possa essere ingannevole sulla reale natura del tipo di elemento astrofisico: è quindi cruciale cercare anche altre prove discriminanti, laddove le circostanze - una distanza da noi non estrema, pur se enorme - e l'utilizzo di tecniche raffinate come le ottiche adattive, lo permettono.

“In secondo luogo, riuscire a discriminare un raggio gamma solo apparentemente corto dai raggi propriamente corti - ovvero prodotti dalla coalescenza di due oggetti compatti, che oggigiorno riusciamo anche a osservare tramite gli interferometri di onde gravitazionali - è importante per ricostruire correttamente tutte le informazioni che riusciamo a raccogliere nell'era dell'astrofisica multimessaggera”.

Nello studio il team di Unife si è occupato di condurre l'analisi di un'altra proprietà dei raggi gamma, diversa dalla durata, che solitamente presenta valori diversi a seconda che il lampo gamma sia lungo o corto:

“Questa analisi, tecnicamente chiamata spectral lag, quantifica il ritardo con cui i fotoni più energetici precedono quelli meno energetici. La nostra misura dà un valore che è più compatibile con quello dei lampi gamma lunghi e meno con quello dei corti. Da sola questa proprietà non basterebbe a determinare la classe di appartenenza, ma nel contesto di tutte le altre proprietà ha fornito un ulteriore tassello a sostegno della corretta classificazione” spiega il professore.

Che la distinzione tra le due classi di lampi di raggi gamma, basata sulla sola durata, potesse essere ingannevole lo si era già notato: erano stati osservati certi lampi di durata apparentemente lunga ma la cui natura era più simile a quella dei corti:

“Finora, però, non si era osservato così chiaramente il caso opposto, ovvero di un lampo apparentemente corto la cui natura è invece quella tipica di un evento lungo e quindi prodotto dal collasso del nucleo di una particolare stella massiccia. Questo studio ha proprio fatto luce proprio su un evento di questo tipo” sottolinea Guidorzi, e conclude:
“Una conseguenza importante è che gli astrofisici che studiano i lampi di raggi gamma a questo punto sono portati a riconsiderare, col senno di poi, la possibilità di una reciproca contaminazione, maggiore di quanto finora creduto, tra le due classi di lampi di raggi gamma osservati a oggi”.

 Il Professor Cristiano Guidorzi del Dipartimento di Fisica e Scienze della Terra di Unife, tra gli autori dello studio

Per saperne di più

L’articolo The peculiar short-duration GRB 200826A and its supernova è stato pubblicato online sulla rivista The Astrophysical Journal. Lo studio è stato guidato da un team di ricercatrici e ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF).

Le autrici e gli autori dello studio sono: A. Rossi, B. Rothberg, E. Palazzi, D. A. Kann, P. D’Avanzo, L. Amati, S. Klose, A. Perego, E. Pian, C. Guidorzi, A. S. Pozanenko, S. Savaglio, G. Stratta, G. Agapito, S. Covino, F. Cusano, V. D’Elia, M. De Pasquale, M. Della Valle, O. Kuhn, L. Izzo, E. Loffredo, N. Masetti, A. Melandri, P. Y. Minaev, A. Nicuesa Guelbenzu, D. Paris, S. Paiano, C. Plantet, F. Rossi, R. Salvaterra, S. Schulze, C. Veillet e A. A. Volnova

A cura di CHIARA FAZIO