A 5,5 miliardi di anni luce di distanza, la fusione di due stelle di neutroni avrebbe prodotto una magnetar con la kilonova più luminosa mai osservata

Molto tempo fa un’enorme esplosione di raggi gamma ha liberato più energia in mezzo secondo di quanta ne produrrà il Sole durante i suoi 10 miliardi di anni di vita. Dopo aver esaminato la raffica incredibilmente luminosa con lunghezze d’onda ottiche, dei raggi X, del vicino infrarosso e della radio, un team di astrofisica guidato dalla Northwestern University ritiene di aver potenzialmente individuato la nascita di una magnetar. I ricercatori ritengono che la magnetar sia stata formata dalla fusione di due stelle di neutroni, cosa che non è mai stata osservata prima. La fusione ha prodotto una kilonova brillante, la più brillante mai vista, la cui luce ha finalmente raggiunto la Terra il 22 maggio 2020. La luce è arrivata per la prima volta come un’esplosione di raggi gamma.

Quando due stelle di neutroni si fondono, il risultato previsto più comune è che formano una stella di neutroni pesante che collassa in un buco nero entro millisecondi o meno“, ha detto Wen-fai Fong della Northwestern  , che ha guidato lo studio. “Il nostro studio mostra che è possibile che, per questo particolare breve lampo di raggi gamma, l’oggetto pesante sia sopravvissuto. Invece di collassare in un buco nero, è diventata una magnetar: una stella di neutroni in rapida rotazione che ha grandi campi magnetici, scaricando energia nell’ambiente circostante e creando il bagliore molto luminoso che vediamo“. 

Magnetar
Questa illustrazione mostra la sequenza per formare una kilonova alimentata da magnetar, la cui luminosità massima raggiunge fino a 10.000 volte quella di una nova classica.
Credit: NASA , ESA e D. Player ( STScI )

Un nuovo fenomeno

Dopo che la luce è stata rilevata per la prima volta dal Neil Gehrels Swift Observatory della NASA, gli scienziati hanno rapidamente arruolato altri telescopi, tra cui il telescopio spaziale Hubble della NASA, il Very Large Array, il WM Keck Observatory e il Las Cumbres Observatory Global Telescope network, per studiare le conseguenze dell’esplosione. La squadra di Fong si rese subito conto che qualcosa non tornava. Rispetto ai raggi X e alle osservazioni radio, l’emissione del vicino infrarosso rilevata con Hubble era troppo luminosa. In effetti, era 10 volte più luminosa del previsto.

Nascita di una Magnetar da due stelle di neutroni

Un mostro magnetico

Fong e il suo team hanno discusso diverse possibilità per spiegare l’insolita luminosità, nota come breve lampo di raggi gamma. I ricercatori pensano che brevi esplosioni siano causate dalla fusione di due stelle di neutroni, oggetti estremamente densi circa la massa del Sole compressa nel volume di una grande città come Chicago. Mentre la maggior parte dei brevi lampi di raggi gamma si traduce probabilmente in un buco nero, le due stelle di neutroni che si sono fuse in questo caso potrebbero essersi combinate per formare una magnetar, una stella di neutroni supermassiccia con un campo magnetico molto potente.

Lampo gamma
Rappresentazione artistica di un lampo di raggi gamma. Crediti: Nasa, Esa e D. Player (Stsci)
La Kilonova

Le kilonovae, che sono tipicamente 1.000 volte più luminose di una nova classica, dovrebbero accompagnare brevi lampi di raggi gamma. Uniche per la fusione di due oggetti compatti, le kilonovae brillano per il decadimento radioattivo di elementi pesanti espulsi durante la fusione, producendo elementi come l’oro e l’uranio. “Finora abbiamo solo una kilonova confermata e ben campionata“, ha detto Jillian Rastinejad, coautrice dell’articolo e studentessa laureata nel laboratorio di Fong. “Quindi è particolarmente eccitante trovare una nuova potenziale kilonova che abbia un aspetto così diverso. Questa scoperta ci ha dato l’opportunità di esplorare la diversità delle kilonovae e dei loro oggetti rimanenti“. Se la luminosità inaspettata vista da Hubble proveniva da una magnetar che ha depositato energia nel materiale della kilonova, allora, entro pochi anni, il materiale espulso dalla raffica produrrà luce che si presentarà a lunghezze d’onda radio. Le osservazioni radio potrebbero infine dimostrare che si trattava di una magnetar, portando a una spiegazione dell’origine di tali oggetti.

Riferimenti:

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