UNO STUDIO CON ALMA SU NATURE

Gli oscuri lampi gamma

Esplosioni potentissime rese oscure dalla polvere. E' quanto hanno permesso di determinare alcune osservazioni realizzate con ALMA "guardando" direttamente la distribuzione del gas molecolare e della polvere nelle galassie che ospitano i lampi di raggi gamma (Gamma-ray burst)

eso1418aEsplosioni potentissime rese oscure dalla polvere. E’ quanto hanno permesso di determinare alcune osservazioni realizzate con ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), che, per la prima volta, hanno “guardato” direttamente la distribuzione del gas molecolare e della polvere nelle galassie che ospitano i lampi di raggi gamma (Gamma-ray burst) – le più potenti esplosioni nell’Universo. E, con grande sorpresa, hanno trovato molto meno gas e molta più polvere del previsto. La ricerca è pubblicata dalla rivista Nature del 12 giugno.

I lampi di raggi gamma sono intense emissioni ad altissima energia osservate in galassie distanti. Tra questi quelli che durano più di due secondi sono detti “di lunga durata” e sono associati alle esplosioni di supernova.

In soli pochi secondi un tipico lampo gamma rilascia tanta energia quanta ne emette il Sole in tutta la sua vita. L’esplosione viene spesso seguita da un’emissione che si spegne lentamente, nota come emissione residua (o afterglow) che si pensa sia prodotta dalla collisione tra il materiale espulso e il gas circostante.

In alcuni casi, invece, il lampo gamma sembra stranamente non essere seguito da alcuna emissione residua – è quello che viene chiamato lampo oscuro. Una possibile spiegazione è che le nubi di polvere assorbano questa radiazione.

Per la prima volta un gruppo di astronomi giapponesi guidati da Bunyo Hatsukade dell’Osservatorio Astronomico Nazionale giapponese ha usato ALMA per rivelare l’emissione radio del gas molecolare in due galassie ospiti di LGRB: GRB 020819B e GRB 051022, a circa 4,3 e 6,9 miliardi di anni luce rispettivamente. Per quanto una tale emissione radio non si fosse mai vista da una galassia ospite di un GRB, ALMA l’ha reso possible con la sua sensibilità senza eguali.

“Abbiamo cercato il gas molecolare nelle galassie ospiti di GRB per più di dieci anni – ha detto Kotaro Kohno, professore all’Università di Tokyo e membro dell’equipe di ricerca – usando diversi telescopi in tutto il mondo. Come risultato del nostro duro lavoro abbiamo infine compiuto un notevole passo avanti sfruttando la potenza di ALMA. Siamo entusiasti di ciò che abbiamo ottenuto”.

Un altro straordinario risultato reso possibile dall’alta risoluzione di ALMA è stato di scoprire la distribuzione del gas molecolare e della polvere nelle galassie che ospitano GRB. Le osservazioni di GRB 020819B hanno rivelato un ambiente molto ricco di polvere alla periferia della galassia, mentre il gas molecolare è stato trovato solo intorno al centro.

“Non ci aspettavamo che i GRB potessero verificarsi in questi ambienti così pieni di polvere, cioè con un basso rapporto tra gas molecolare e polvere. Ciò indica che questo GRB è avvenuto in un ambiente molto diverso da una tipica regione di formazione stellare”, aggiunge Hatsudake. Ciò suggerisce che le stelle massicce che muoiono come GRB hanno modificato la loro zona di formazione stellare prima di esplodere.

L’equipe di ricerca ritiene che una possible spiegazione per l’alta frazione di polvere rispetto al gas molecolare intorno ai GRB sia dovuta al fatto che reagiscono in modo differente alla radiazione ultravioletta. Poiché i legami tra gli atomi che compongono le molecole vengono rotti molto facilmente dalla radiazione UV, il gas molecolare non sopravvive in una ambiente esposto alla forte radiazione prodotta dalle stelle calde e massicce nelle zone di formazione stellare. Una distribuzione simile è stata osservata anche in GRB 051022, ma causa la scarsa risoluzione data dalla grande distanza (infatti la galassia ospite di GRB 051022 si trova molto più lontana di quella di GRB 020819B), questo deve essere ancora confermato. In ogni caso le osservazioni di ALMA rafforzano l’ipotesi che la polvere assorba la radiazione residua, producendo i cosiddetti GRB oscuri.