MISURA OTTENUTA GRAZIE ALLE ANTENNE DI ALMA

Segnali radio polarizzati emessi da un Grb

Osservata per la prima volta un’emissione radio polarizzata proveniente dal getto di un gamma ray-burst, Grb 19014C. Il risultato, pubblicato su The Astrophysical Journal Letters, aiuterà a comprendere meglio i processi all’origine di questi getti e la natura dei loro campi magnetici

Rappresentazione artistica del getto emesso dal Grb 190114C. Crediti: Tanmoy Laskar/University of Bath

Quelle rilevate dal team di ricerca del Ciera, il Northwestern’s Center for Interdisciplinary and Exploratory Research in Astrophysics (Usa), sono onde radio polarizzate provenienti da una lontana esplosione cosmica. E non un’esplosione qualsiasi, ma una delle esplosioni più energetiche che si conoscano: un gamma ray burst (Grb). Esplosioni di raggi gamma che avvengono a seguito del collasso di una stella molto più massiccia del nostro Sole in un buco nero. Potremmo dire, la manifestazione dell’ultimo suo sospiro. Una sorta di giochi d’artificio cosmici che, a differenza di quelli interminabili ai quali ci può capitare di assistere durante le feste patronali, durano molto poco. Per i cosiddetti “long Grb, quelli di più lunga durata, parliamo al massimo di qualche decina di secondi. Questi Grb producono getti di materia che viaggiano a velocità prossime a quella della luce e brillano di una luminosità pari a quella di più di un miliardo di soli messi insieme.

Capire come esattamente si formino questi getti e perché sembrino formarsi solo con i Grb – e non con altri fenomeni esplosivi, come per esempio le normali supernove – rappresenta tutt’ora una sfida. Grazie all’elevata luminosità dei getti alle lunghezze d’onda radio, però, la scoperta di segnali radio polarizzati può ora offrire nuovi indizi per aiutare a chiarire il mistero.

La polarizzazione è una caratteristica della radiazione elettromagnetica che descrive l’orientamento del campo elettrico lungo il quale le onde elettromagnetiche oscillano mentre si propagano. Se le onde sono tante, questi campi, normalmente, sono orientati indistintamente in tutte le direzioni. Ma in alcune circostanze, ad esempio in presenza di un campo magnetico, le oscillazioni tendono a preferire un orientamento particolare: in questi casi diciamo che la luce è polarizzata. Un po’ come quando un vigile gestisce il traffico urbano incanalando i veicoli in una unica direzione, il campo magnetico “ordina” la direzione del campo elettrico lungo la quale le onde provenienti dal getto oscillano mentre si propagano, rendendo così polarizzata la luce. Ecco dunque che lo studio della polarizzazione permette di ottenere informazioni sul campo magnetico che ne è all’origine, su come è organizzato e strutturato in un getto.

Il lampo gamma osservato dai ricercatori del Ciera si chiama Grb 190114C, dove 19 è l’anno, il 2019, 01 è il mese, gennaio, il 14 è il giorno in cui il lampo – avvenuto più di 4.5 miliardi di anni fa, in una galassia distante 7 miliardi di anni luce – è stato intercettato dagli “occhi” sensibili ai raggi gamma del satellite della Nasa Swift, il quale ha immediatamente inviato agli astronomi segnali di alert indicando una provenienza in direzione della costellazione della Fornace. Ed è un lampo gamma del quale già abbiamo avuto occasione di parlare qui su Media Inaf, in quanto potrebbe trattarsi del primo Grb mai rilevato anche con telescopi Cherenkov.

Ma torniamo allo studio ora pubblicato su Apj dal team del Ciera. I ricercatori, subito dopo aver ricevuto l’allerta di Swift, hanno puntato le antenne radio di Alma, l’Atacama Large Millimeter Array, nella direzione di provenienza del Grb e hanno tentato di osservare i getti provenienti dall’esplosione in luce polarizzata. In particolare, poiché le antenne di Alma sono sensibili alla banda radio – hanno tentato di osservare onde radio polarizzate linearmente, utili per estrarre informazioni sul valore del campo magnetico.

Quella che i ricercatori hanno misurato è stata una polarizzazione dello 0.8 per cento: molto debole, ma comunque presente. Un segnale che, secondo gli autori dello studio, implicherebbe regioni di campo magnetico grandi più o meno come il Sistema solare. In una emissione radio – va sottolineato – proveniente senza dubbio dal getto, e non dall’interazione del getto con il suo ambiente, come confermato dai dati a bassa frequenza ottenuti con il Very Large Array.

«Sappiamo che solo una frazione molto piccola (meno dell’uno per cento) di stelle massicce forma getti quando collassano. Ma non sappiamo come riescano produrre questi flussi dalle proprietà così estreme, così come non sappiamo perché solo poche stelle lo fanno», dice una delle coautrici dello studio, Raffaella Margutti, già ricercatrice postdoc all’Inaf di Brera e oggi professore associato al Weinberg college of Art e Science della Northwestern University. «Questa è una misura davvero notevole, sia dal punto di vista tecnico che per le sue profonde implicazioni scientifiche sulla natura dei campi magnetici nelle sorgenti più relativistiche conosciute nell’universo».

«Ora vorremmo capire», aggiunge il primo autore dello studio, Tanmoy Laskar, «se il basso livello di polarizzazione misurato per questo evento è caratteristico di tutti i lampi di raggi gamma e, in tal caso, cosa potrebbe dirci sulle strutture magnetiche nei getti dei gamma ray burst e sul ruolo dei campi magnetici nell’alimentazione dei getti in tutto l’universo».

Per saperne di più:

  • Leggi su The Astrophysical Journal Letters l’articolo “ALMA Detection of a Linearly Polarized Reverse Shock in GRB 190114C“, di Tanmoy Laskar, Kate D. AlexanderRamandeep GillJonathan GranotEdo BergerC. G. MundellRodolfo Barniol DuranJ. BolmerPaul DuffellHendrik van Eerten,  Wen-fai Fong, Shiho Kobayashi, Raffaella Margutti e Patricia Schady