CON UN COMMENTO DI ANGELO ANTONELLI (INAF)

Svelata grazie a Magic la ricetta dei lampi gamma

Ci sarebbe una combinazione fra radiazione di sincrotrone ed effetto Compton inverso all’origine dell’emissione ultraenergetica – nel regime del TeV – rivelata dai telescopi Magic lo scorso gennaio a seguito dell’esplosione di un Grb. Lo scenario è illustrato in uno studio firmato da Evgeny Derishev e Tsvi Piran

Uno dei telescopi Magic e la Via Lattea al Roque de los Muchachos Observatory, isola di La Palma, Canarie (Spagna). Crediti: Angelo Antonelli / Inaf

È un annuncio senza mezze misure, quello di Tsvi Piran: “Magic ha trovato la stele di Rosetta dei gamma ray bursts”, dice l’astrofisico della Hebrew University di Gerusalemme. Autorità mondiale nel campo dei lampi di raggi gamma (Grb), Piran ha da poco firmato, insieme al collega Evgeny Derishev dell’Accademia russa delle scienze, un articolo pubblicato questa settimana su The Astrophysical Journal Letters dedicato a un lampo gamma che da qualche mese sta tenendo in fibrillazione la comunità internazionale di esperti di gamma ray bursts: Grb 190114C. A renderlo più unico che raro è che si tratta del primo – e a tutt’oggi del solo – lampo di raggi gamma mai rilevato da telescopi Cherenkov, e in particolare dai telescopi dell’osservatorio Magic, alle Canarie. L’evento risale, come dice la sigla, al 14 gennaio 2019 – ne avevamo dato notizia anche su Media Inaf. E man mano che vengono resi pubblici, i dati di quella storica osservazione si confermano all’altezza delle aspettative. Come mostra, appunto, lo studio di Derishev e Piran.

«Questa rilevazione unica ci consente per la prima volta di discriminare tra i diversi modelli di emissione», spiega Piran, «e scoprire quali siano le condizioni esatte nell’esplosione. Ora possiamo anche capire perché questa radiazione non sia mai stata osservata in passato». L’esplosione alla quale fa riferimento Piran può essere dovuta a vari fenomeni, come il collasso di una stella di grande massa – è il caso dei cosiddetti “Grb lunghi”, con durata superiore a qualche secondo – o la fusione di due stelle di neutroni – evento catastrofico all’origine, oltre che dei “Grb corti” (meno di qualche secondo), di intense onde gravitazionali, come quelle celebri che hanno segnato la nascita dell’astronomia multimessagera. Ma sul processo esatto di emissione ci sono ancora molte domande aperte.

Quelli che Magic, allertato dal telescopio spaziale Swift, è riuscito a cogliere – circa 50 secondi dopo l’inizio dell’emissione, e dunque nella cosiddetta fase di postluminescenza – sono fotoni “nel dominio del TeV”, ovvero almeno dieci volte più energetici dei fotoni a più alta energia mai rilevati in precedenza provenire da un Grb. E lo scenario che hanno consentito di ricostruire è assai dettagliato. Si tratta di fotoni – scrivono i due astrofisici – prodotti in un getto diretto verso di noi a una velocità pari al 99.99 per cento di quella della luce.

Rappresentazione artistica di un Grb. Crediti: Nasa / Swift / Mary Pat Hrybyk-Keith e John Jones. Fonte: Wikimedia Commons

All’origine del fenomeno ci sarebbe un meccanismo noto come effetto Compton inverso: un po’ come su un tavolo da biliardo, gli elettroni ad altissima energia, accelerati al momento dell’esplosione a velocità prossima a quella della luce, colpiscono i fotoni meno energetici e ne aumentano l’energia, portandola appunto ai livelli da record osservati da Magic. Un aspetto interessante di questo scenario, sottolineano i due scienziati, è che i fotoni sono non solo accelerati ma, prima ancora, anche prodotti dagli elettroni ultrarelativistici. Come? Sotto forma di radiazione di sincrotrone, la radiazione emessa da elettroni che viaggiano a velocità prossime a quella della luce lungo una traiettoria curvata da un intenso campo magnetico.

«A più di 50 anni dalla loro scoperta e a oltre 22 anni dalla scoperta del cosiddetto afterglow da loro prodotto, i lampi gamma continuano a essere avvolti da un’ampia coltre di mistero. Grazie ai telescopi Magic un ulteriore importante tassello è stato aggiunto alla comprensione di questi che sono considerati i più violenti fenomeni dell’universo», dice Angelo Antonelli, responsabile Inaf presso la collaborazione internazionale Magic, al quale abbiamo chiesto un commento su questo risultato. «Gli scienziati italiani, e in modo particolare quelli dell’Inaf, hanno contribuito in modo sostanziale a quanto oggi sappiamo sui lampi gamma, e anche nel caso dell’osservazione dei telescopi Magic il loro contributo è stato fondamentale. Tutti i dettagli della scoperta fatta da Magic – appena accennati nel lavoro di Derishev e Piran – sono in via di pubblicazione, e a breve sarà mostrata la sua portata straordinaria».

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