Utilizzando l'Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), gli astronomi, per la prima volta, hanno registrato la fusione esplosiva di una stella di neutroni con un'altra stella. Hanno rilevato una luce di lunghezza d'onda millimetrica proveniente da un'esplosione di fuoco causata dalla fusione. Si ritiene che questa luce sia uno dei lampi di raggi gamma di breve durata più energetici mai osservati: GRB 211106A.
Tanmoy Laskar, che presto inizierà a lavorare come professore assistente di fisica e astronomia presso l'Università dello Utah, ha detto: “Le fusioni avvengono a causa della radiazione delle onde gravitazionali che rimuove energia dall’orbita delle stelle binarie, facendo sì che le stelle si muovano a spirale l’una verso l’altra”.
“L’esplosione risultante è accompagnata da getti che si muovono quasi alla velocità della luce. Quando uno di questi getti è puntato verso la Terra, osserviamo un breve impulso di raggi gamma radiazioni o un GRB di breve durata.
I GRB di breve durata sono spesso difficili da rilevare. Finora sono stati rilevati solo una mezza dozzina di GRB di breve durata alle lunghezze d’onda radio. Inoltre, nessuno era stato rilevato nelle lunghezze d'onda millimetriche.
Laskar ha detto: “La difficoltà è l’immensa distanza dai GRB e le capacità tecnologiche dei telescopi. GRB di breve durata gli afterglow sono molto luminosi ed energici. Ma queste esplosioni si verificano in galassie distanti, il che significa che la loro luce può essere piuttosto debole per i nostri telescopi sulla Terra. Prima di ALMA, i telescopi millimetrici non erano abbastanza sensibili per rilevare questi bagliori”.
La luce proveniente dal GRB 211106A era così debole che mentre le prime osservazioni a raggi X con l'Osservatorio Neil Gehrels Swift della NASA hanno visto l'esplosione, la galassia ospite non era rilevabile a quella lunghezza d'onda. Pertanto, gli scienziati non sono stati in grado di individuare la sua posizione esatta.
Sapere da quale galassia ha origine un'esplosione e comprendere meglio l'esplosione stessa richiede l'uso della luce residua. Gli scienziati hanno inizialmente ipotizzato che questa esplosione potesse provenire da una galassia vicina quando era stata trovata solo la controparte nei raggi X.
Laskar ha detto: “Ogni lunghezza d’onda ha aggiunto una nuova dimensione alla comprensione del GRB da parte degli scienziati, e il millimetro, in particolare, è stato fondamentale per scoprire la verità sull’esplosione”.
“Le osservazioni di Hubble hanno rivelato un campo immutabile di galassie. La sensibilità senza pari di ALMA ci ha permesso di individuare la posizione del GRB in quel campo con maggiore precisione, e si è scoperto che si trovava in un'altra debole galassia, più lontana. Ciò, a sua volta, significa che questo lampo di raggi gamma di breve durata è ancora più potente di quanto pensassimo inizialmente, rendendolo uno dei più luminosi ed energici mai registrati”.
Wen-fai Fong, professore assistente di fisica e astronomia presso la Northwestern University, ha aggiunto: “Questo breve lampo di raggi gamma è stata la prima volta che abbiamo provato a osservare un evento del genere con ALMA. Gli ultimi bagliori per brevi raffiche sono molto difficili da ottenere, quindi è stato spettacolare catturare questo evento brillando così luminoso. Dopo molti anni di osservazione di queste esplosioni, questa sorprendente scoperta apre una nuova area di studio, poiché ci motiva a osservarne molte altre con ALMA e altri sistemi di telescopi in futuro”.
Joe Pesce, responsabile del programma della National Science Foundation per NRAO/ALMA, ha affermato: “Queste osservazioni sono fantastiche su molti livelli. Forniscono ulteriori informazioni per aiutarci a comprendere l’enigmatico lampi di raggi gamma (e l'astrofisica delle stelle di neutroni in generale). Dimostrano anche quanto siano importanti e complementari le osservazioni multi-lunghezza d’onda con i telescopi spaziali e terrestri nella comprensione dei fenomeni astrofisici”.
Edo Berger, professore di astronomia all'Università di Harvard e ricercatore presso il Centro di Astrofisica | Harvard e Smithsonian, hanno detto, “Lo studio dei GRB di breve durata richiede il rapido coordinamento dei telescopi in tutto il mondo e nello spazio, che operano a tutte le lunghezze d’onda. Nel caso di GRB 211106A, abbiamo utilizzato alcuni dei più potenti telescopi disponibili: ALMA, il Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) della National Science Foundation, l’Osservatorio a raggi X Chandra della NASA e il telescopio spaziale Hubble”.
“Con il James Webb Space Telescope (JWST) ora operativo e i futuri telescopi ottici e radio da 20-40 metri come il VLA di prossima generazione (ngVLA), saremo in grado di produrre un quadro completo di questi eventi catastrofici e studiarli a distanza. distanze senza precedenti”.
Laskar disse, “Con JWST, ora possiamo prendere uno spettro della galassia ospite e conoscere facilmente la distanza, e in futuro potremmo anche usare JWST per catturare bagliori infrarossi e studiare la loro composizione chimica. Con ngVLA saremo in grado di studiare la struttura geometrica degli ultimi bagliori e del combustibile per la formazione stellare trovato nei loro ambienti ospitanti con un dettaglio senza precedenti. Sono entusiasta di queste prossime scoperte nel nostro campo”.
Riferimento della Gazzetta:
- Tanmoy Laskar, Alicia Rouco Escorial. Il primo afterglow millimetrico GRB corto: il getto grandangolare dell'estremamente energico SGRB 211106A. I Astrophysical Journal Letters. arXiv: 2205.03419v2
