IL GRB ESPLOSO IL 27 APRILE SCORSO

Quel mostro di lampo gamma

Doppio record per GRB 130427A: è l’evento che ha prodotto i fotoni di più alta energia mai osservati e ha brillato in raggi gamma per oltre 20 ore. Il lampo gamma è stato seguito e studiato da ricercatori di tutto il mondo con i migliori telescopi spaziali e da Terra. L’enorme mole di dati raccolta viene presentata oggi in quattro articoli pubblicati sulle riviste Science online e The Astrophysical Journal ai quali hanno collaborato numerosi ricercatori italiani e dell’INAF. Alessandro Maselli, post-doc dell’IASF di Palermo è il primo autore dello studio su Science coordinato dal team italiano di Swift.

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L’immagine, centrata sul polo nord galattico, mostra il lampo di raggi gamma GRB 130427A osservato dallo strumento LAT a bordo dell’osservatorio orbitante Fermi della NASA. Crediti: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration

Una stella finisce il suo ciclo evolutivo, collassa e nella immane esplosione che ne segue rilascia una smisurata quantità di energia. Simili eventi sono assai frequenti nell’universo, ma è raro trovarne  che siano allo stesso tempo così vicini, intensi e di lunga durata come il lampo di raggi gamma (GRB) avvenuto lo scorso 27 aprile e registrato da Fermi, Swift , NuSTAR  e Agile con il supporto di numerosi osservatori a Terra.   GRB 130427A – questa la sigla dell’evento – è stato individuato per primo dallo strumento GBM (Gamma-ray Burst Monitor) a bordo dell’osservatorio orbitante Fermi della NASA. Contemporaneamente il Large Area Telescope (LAT) sempre a bordo della missione Fermi rivelava un intensissimo flusso di fotoni gamma di alta energia, registrando anche il fotone di maggior energia mai associato ad un lampo gamma: ben 94 GeV (gigaelettronvolt, miliardi di elettronvolt), ovvero circa quaranta miliardi di volte maggiore dell’energia trasportata dai fotoni della radiazione luminosa.  Oltre a essere molto intenso, GRB130427A ha anche avuto un’emissione di fotoni gamma molto prolungata, come testimoniano le registrazioni del telescopio LAT che ha osservato il GRB per circa 20 ore e ha rilevato negli istanti iniziali un picco di radiazione nei raggi gamma nello stesso momento in cui alcuni telescopi a Terra, tra cui quelli del progetto RAPTOR (Rapid Telescopes for Optical Response) registravano un lampo di luce visibile.

“L’eccezionale brillantezza dell’evento, unita alla quantità e qualità dei dati raccolti dai diversi osservatori,  ha permesso di mettere alla prova le teorie proposte per spiegare questi lampi di emissione, dimostrando che nessuna è in grado di spiegare tutti i dettagli che sono stati osservati” dice Patrizia Caraveo,  dell’INAF-Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica Cosmica di Milano, responsabile per l’Italia di Fermi-LAT. “E’ una cosa che non deve sorprendere, perché  è proprio scoprendo i punti deboli che si migliorano  i modelli”.

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La rapida risposta con cui questa sinergia di osservazioni è stata avviata nell’arco di pochi minuti dalla rivelazione del lampo è stata anche merito di un altro ‘cacciatore di lampi gamma’, ovvero il satellite Swift della NASA. “Appena ricevuti gli alert inviati dal satellite mi sono recato al computer per una primissima analisi dei dati” ricorda Alessandro Maselli, post-doc all’INAF-IASF di Palermo, che fa parte del Team Swift per l’Italia. “I risultati prodotti, il più importante dei quali è la misura estremamente precisa della posizione dell’afterglow, sono stati rapidamente resi disponibili alla comunità scientifica internazionale. Le osservazioni effettuate da un gran numero di telescopi, a partire da pochi minuti dopo il burst, hanno prodotto una gran quantità di circolari per molti giorni a seguire”.

Il telescopio per raggi X di Swift ha ripreso questa immagine del lampo gamma GRB 130427A (tempo di esposizione 0.1 secondi) pochi istanti dopo il suo riposizionamento sulla sorgente. Crediti: NASA/Swift/Stefan Immler

Il telescopio per raggi X di Swift ha ripreso questa immagine del lampo gamma GRB 130427A (tempo di esposizione 0.1 secondi) pochi istanti dopo il suo riposizionamento sulla sorgente. Crediti: NASA/Swift/Stefan Immler

“Abbiamo subito capito che si trattava di un evento straordinario e nei giorni successivi abbiamo dedicato tutto il nostro tempo all’analisi dei dati che Swift continuava a raccogliere. L’intensità dell’evento è stata tale da permetterci uno studio eccezionalmente dettagliato della sua emissione nei raggi X, come mai fino ad ora era stato possibile” ribadisce Giancarlo Cusumano, responsabile e coordinatore del Team Swift presso l’INAF-IASF di Palermo.

E grazie alle tempestive osservazioni da Terra, guidate dai dati sulla posizione della sorgente forniti da Swift, arriva nell’arco di un paio d’ore anche un’altra misura assai importante del GRB, ovvero quella della sua distanza, fissata a 3,8 miliardi di anni luce. “La vicinanza e la luminosità di questo burst ne fanno un evento unico” dice Gianpiero Tagliaferri, Responsabile e Coordinatore della partecipazione italiana a Swift . “Ci aspettiamo uno o due di questi eventi ogni secolo, averlo osservato con tutti questi strumenti è stata una combinazione unica. La sua vicinanza ci ha permesso di scoprire la supernova associata, cosa non possibile nei GRB di pari luminosità tipicamente scoperti a distanze molto maggiori. Gli altri burst vicini fino ad oggi scoperti ed a cui è stata associata una SN erano molto più deboli. Questo burst ha quindi permesso di confermare che eventi vicini e deboli hanno caratteristiche del tutto simili a quelli più brillanti e lontani, che sono la maggioranza”.

 

 

L’Italia ha dato e sta dando un contributo significativo a tutti e tre i satelliti della NASA protagonisti delle osservazioni del lampo gamma GRB 130427A.

  • La partecipazione Italiana alla missione Fermi si articola, oltre che su un importante contributo INFN alla progettazione e costruzione del tracker del LAT, sulla gestione della missione in orbita e sull’analisi scientifica dei dati, compiti ai quali contribuiscono INAF, INFN ed ASI-ASDC.
  • Il satellite Swift è una missione NASA con partecipazione internazionale (Italia e UK). L’INAF OA Brera ha provveduto le ottiche XRT e ha realizzato, assieme ad altri istituti INAF, il telescopio ottico-infrarosso REM, mentre l’ASI Science Data Centre (ASDC) ha fornito il software di analisi scientifica dei dati di XRT. Il team italiano partecipa alla gestione scientifica del satellite. La partecipazione italiana è resa possibile grazie al supporto di ASI, che fornisce anche la stazione di terra di Malindi.
  • Per la missione NuSTAR, l’Italia partecipa fornendo supporto alle operazioni in orbita tramite la base di Malindi (ASI) e il software di analisi scientifica dei dati prodotto dall’ASDC. Contribuisce inoltre alla calibrazione e all’interpretazione scientifica dei dati con un team di scienziati appartenenti a diversi istituti scientifici nazionali.

 

Gli articoli sul lampo di raggi gamma GRB 130427A pubblicati online su Science