Svelato un mistero cosmico lungo 60 anni: scoperta l’origine delle esplosioni più energetiche dell’Universo

Una tipologia di lampi di raggi gamma ha rappresentato un mistero cosmico per più di 60 anni: ora un nuovo studio ha svelato le origini delle potenti esplosioni

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I lampi di raggi gamma (GRB) sono le esplosioni più luminose ed energetiche dell’universo: rilasciato da un’immensa esplosione cosmica, un singolo GRB è in grado di brillare circa un milione di trilioni di volte del Sole, secondo la NASA, e (in parte) gli scienziati non riescono a spiegare perché si verificano.

Parte del problema è che tutti i GRB conosciuti provengono da molto, molto lontano, di solito miliardi di anni luce dalla Terra. A volte, la galassia di origine di un GRB è così lontana che la luce dell’esplosione sembra provenire dal nulla, spunta brevemente dal cielo nero e vuoto e svanisce pochi secondi dopo. Questi lampi di raggi gamma hanno rappresentato un mistero cosmico per più di 60 anni. Ora, un nuovo studio pubblicato il 15 settembre su Nature offre una spiegazione matematica convincente relativamente alle origini delle potenti esplosioni.

Secondo i ricercatori dello studio – che hanno creato modelli delle interazioni tra i raggi gamma e altre potenti fonti di energia, come i raggi cosmici – tutte quelle esplosioni nebulose spuntate dal nulla potrebbero essere il risultato di massicce esplosioni stellari nei dischi di galassie lontane.

Abbiamo creato modelli dell’emissione di raggi gamma da tutte le galassie dell’universo, e abbiamo scoperto che sono le galassie che formano stelle che producono la maggior parte della radiazione di raggi gamma” del suddetto tipo, ha spiegato l’autore principale dello studio Matt Roth, astrofisico presso l’Australian National University.

Esplosioni del passato

Gli astronomi preferiscono due spiegazioni principali per il mistero dei raggi gamma del “cielo vuoto”.
Un’ipotesi è che i raggi si originano quando il gas cade nei buchi neri supermassicci che si trovano al centro di tutte le galassie nell’universo. In questo scenario, quando le particelle di gas vengono risucchiate nel buco nero, una piccola frazione fuoriesce e si irradia in grandi getti di materia alla velocità della luce. Si pensa che questi potenti getti possano essere responsabili dei lampi di raggi gamma.

L’altra spiegazione coinvolge le esplosioni stellari chiamate supernove: quando le grandi stelle esauriscono il carburante ed esplodono in queste violente supernove, possono proiettare lontano particelle vicine a velocità quasi pari a quella della luce. Queste particelle altamente energetiche, chiamate raggi cosmici, possono quindi scontrarsi con altre particelle sparse nell’area interna gassosa tra le stelle, producendo raggi gamma.

Nel loro nuovo studio, i ricercatori si sono concentrati sulla seconda spiegazione creando modelli sulle interazioni tra i raggi cosmici e il gas interstellare in vari tipi di galassie che formano stelle: hanno scoperto che il tasso di emissione di raggi gamma era influenzato da diversi fattori chiave, tra cui la dimensione della galassia, il tasso di formazione stellare (che influenza il tasso di supernove) e l’energia iniziale dei raggi cosmici creati da ogni supernova.

Quando il team ha ottenuto un modello che prevedeva il tasso di GRB per ogni dimensione della galassia, hanno confrontato il loro modello con un vero rilevamento della radiazione gamma realizzato dal telescopio spaziale a raggi gamma Fermi della NASA. I ricercatori hanno scoperto che i loro calcoli si adattavano alle osservazioni e che le supernove nelle galassie che formano stelle potrebbero spiegare la maggior parte, se non tutti, i GRB che appaiono nel cielo dal nulla.

È una pietra miliare significativa scoprire finalmente le origini di questa emissione di raggi gamma, risolvendo un mistero dell’universo che gli astronomi hanno cercato di decifrare dagli anni ’60“, ha detto Roth.

I buchi neri sono comunque probabilmente responsabili di alcuni dei raggi gamma che i nostri satelliti rilevano, hanno aggiunto i ricercatori. Quando però si tratta dei misteriosi GRB senza apparente origine, i buchi semplicemente non sono necessari per spiegarli: stelle che esplodono in angoli remoti dell’universo sono sufficienti.