Il James Webb ha osservato uno dei lampi di raggi gamma più luminosi mai visti, rilevando il tellurio. I dettagli sulla scoperta.
Un team di scienziati ha utilizzato diversi telescopi spaziali e terrestri, tra cui il James Webb Space Telescope, il Fermi Gamma-ray Space Telescope e il Telescopio Neil Gehrels Swift della NASA, per osservare un lampo di raggi gamma (GRB) eccezionalmente luminoso, GRB 230307A, e studiare la fusione di stelle di neutroni che ha generato l’esplosione. Il James Webb ha anche aiutato gli scienziati a rilevare la presenza di tellurio che si è generato durante l’esplosione. È probabile che anche altri elementi vicini al tellurio sulla tavola periodica, come lo iodio, necessario per gran parte della vita sulla Terra, siano presenti tra il materiale espulso dalla kilonova (un’esplosione prodotta dalla fusione di una stella di neutroni con un buco nero o con un’altra stella di neutroni).
Le kilonovae
Le kilonovae sono estremamente rare, il che rende difficile l’osservazione di questi eventi. I GRB di breve durata possono essere prodotti da questi rari episodi di fusione di oggetti ultracompatti. Il caso di GRB 230307A è particolarmente notevole. Rilevato per la prima volta dal Fermi a marzo, è il secondo GRB più luminoso osservato in oltre 50 anni di osservazioni, circa 1.000 volte più luminoso di un tipico GRB osservato da Fermi. Inoltre è durato 200 secondi, collocandolo nella categoria dei lampi di raggi gamma di lunga durata, nonostante la sua diversa origine.
Collaborazione fondamentale
La collaborazione di molti telescopi a terra e nello spazio ha permesso agli scienziati di mettere insieme una grande quantità di informazioni su questo evento non appena l’esplosione è stata rilevata per la prima volta. È un esempio di come satelliti e telescopi lavorano insieme per osservare i fenomeni piu` violenti e fugaci nell’universo cogliendoli nell’atto. Dopo il primo rilevamento, è entrata in azione un’intensa serie di osservazioni da terra e dallo spazio, anche con Swift , per individuare la sorgente nel cielo e monitorare come è cambiata la sua luminosità. Queste osservazioni nei raggi gamma, nei raggi X, nell’ottico, nell’infrarosso e nelle onde radio hanno mostrato che la controparte ottica/infrarossa era debole, si evolveva rapidamente e diventava molto rossa, i tratti distintivi di una kilonova.
Lo spettro
A causa dell’assorbimento atmosferico, sarebbe stato impossibile studiare questa kilonova da terra e dunque gli strumenti NIRCam (Near-Infrared Camera) e NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) del James Webb sono stati fondamentali per osservare questo evento. Lo spettro seguente ha linee allargate dovuto all’effetto Doppler, prova del fatto che il materiale e` stato espulso ad alta velocità, ma una caratteristica è chiara: quella è la luce emessa dal tellurio, un elemento più raro del platino sulla Terra. Si tratta dunque di un’ulteriore prova osservativa nel ruolo chiave giocato dalle kilonovae nella sintesi degli elementi piu’ pesanti del ferro tramite il cosidetto processo r, che ha contribuito a circa la meta’ degli elementi piu’ pesanti del ferro nel Sistema Solare. L’altra meta’ e’ invece dovuta al processo s, ospitato in primis dalle stelle AGB di piccola massa (inferiore alle 4 masse solari).
Osservazioni future grazie anche al James Webb
Gli scienziati si aspettano di trovare ancora più kilonovae in futuro grazie alle crescenti opportunità di far funzionare i telescopi spaziali e terrestri in modi complementari per studiare i cambiamenti nell’universo. Ad esempio, mentre il James Webb può scrutare lo spazio negli angoli più remoti, il notevole campo visivo del prossimo telescopio spaziale Roman Nancy Grace della NASA consentirà agli astronomi di esplorare dove e con quale frequenza si verificano queste esplosioni.
Fonte, immagine di copertina credit University of Warwick/Mark Garlick
