I lampi di raggi gamma (GRB, dall’inglese Gamma-Ray Bursts) sono tra gli eventi cosmici più energetici avvenuti dopo il Big Bang; essi emettono la forma di radiazione a più alta energia esistente, i raggi gamma. I GRB vengono classificati in base alla loro durata: quelli “brevi” durano meno di due secondi, mentre quelli “lunghi” superano i due secondi (e possono protrarsi molto più a lungo). Si ritiene che i primi abbiano origine da collisioni e successive fusioni di oggetti celesti compatti, come stelle di neutroni o buchi neri. I secondi, invece, sono solitamente associati a supernovae da collasso del nucleo: esplosioni di stelle morenti che possono avere una massa decine di volte superiore a quella del Sole.
Un evento senza precedenti
Di recente, gli astronomi hanno documentato un evento senza precedenti, mai osservato né previsto in precedenza: un GRB breve e uno lungo, verificatisi a soli quattro minuti di distanza l’uno dall’altro. Si tratta di un fenomeno talmente insolito da richiedere, forse, una revisione delle classificazioni e delle teorie sull’origine dei GRB. Questo evento straordinario, denominato GRB 160425A, è descritto in uno studio pubblicato sulla rivista Nature Astronomy.
“Al momento, questo è l’unico evento che presenta una caratteristica così singolare“, ha dichiarato a ScienceAlert l’astrofisico Bing Zhang, dell’Università di Hong Kong, autore corrispondente dello studio. “Si potrebbe pensare che si tratti di due GRB indipendenti, ma la probabilità che si verifichino insieme – nella stessa direzione e quasi nello stesso momento – è talmente bassa che dobbiamo necessariamente concludere che abbiano la stessa origine“. Le esplosioni sono state rilevate il 25 aprile 2016 dall’osservatorio spaziale Neil Gehrels Swift; in seguito, i telescopi a terra hanno monitorato il progressivo affievolirsi della loro radiazione residua (afterglow).
I dettagli
La galassia ospite – probabilmente il risultato della fusione tra due galassie – si trova a una distanza tale che la luce dei lampi ha impiegato circa 5,5 miliardi di anni per raggiungerci. Questo evento ha avuto luogo quasi un miliardo di anni prima della formazione del nostro Sistema Solare e la sua radiazione ad alta energia ha attraversato oltre un terzo della storia cosmica per giungere fino a noi. Il primo GRB, denominato G1, è durato appena 1,7 secondi ed è riconducibile alla fusione di oggetti celesti, mentre il secondo, chiamato G2, è durato 51,2 secondi ed è associato al collasso di una stella.
Si ritiene che i GRB rilascino la propria energia sotto forma di fasci concentrati. Prescindendo momentaneamente da questo aspetto per rendere il concetto più comprensibile, il primo evento ha sprigionato una quantità di energia pari a quella prodotta dal Sole in miliardi di anni, mentre il secondo ne ha emessa circa tre volte tanto. “L’energia totale emessa dal Sole nell’intero arco della sua esistenza non è sufficiente a spiegare la seconda componente”, chiarisce Zhang, sottolineando che considerare un’emissione a fascio modifica sostanzialmente i calcoli matematici. Nel complesso, questa scoperta si distingue da qualsiasi altro GRB osservato in precedenza, poiché combina tre caratteristiche: due eventi distinti, un intervallo di quiete tra loro e il fatto che si tratti di tipologie differenti di GRB.
Cinque possibili spiegazioni
I ricercatori propongono cinque possibili spiegazioni, definendo ciascuna di esse “estremamente complessa” e mettendo in luce le improbabilità astronomiche già accennate. La prima ipotesi è la casualità. È possibile che i due eventi provengano da galassie ospiti diverse, venutesi a trovare per puro caso nello stesso punto dello spazio e nello stesso momento – a circa quattro minuti l’uno dall’altro – e che entrambe abbiano orientato i propri getti verso la Terra. La probabilità che un evento simile si verifichi in un dato istante e in una determinata porzione di cielo è di circa 2 su mille miliardi; anche considerando l’intero periodo di osservazione del telescopio Swift, la probabilità rimane estremamente bassa, compresa tra 1 su 100.000 e 1 su 10 milioni.
La seconda spiegazione ipotizza che i due eventi abbiano avuto origine nella stessa galassia, ma in punti differenti. In questo caso, la probabilità si colloca tra 8 su 10.000 miliardi e 8 su mille miliardi; se si tiene conto di tutti gli anni di osservazioni di Swift, tale scenario risulta ancora meno probabile del primo. Per dare un’idea delle proporzioni, 10.000 miliardi di giorni equivalgono a oltre 27 miliardi di anni, quasi il doppio dell’età dell’Universo. Immaginate che voi e un vostro amico scegliate, in modo casuale, una data per una cena all’interno di un calendario che conta 10 trilioni di giorni: quali sono le probabilità che entrambi finiate per scegliere lo stesso giorno?
La terza spiegazione ipotizza che ci troviamo di fronte a una variante rara di un GRB di tipo I – ovvero di breve durata – generato dalla collisione di corpi celesti come le stelle di neutroni; un evento che produce un’esplosione violenta, seguita da un’emissione residua più debole, simile a una coda. Tuttavia, il lungo intervallo di silenzio tra i due fenomeni, unito al fatto che il secondo impulso è decisamente troppo energetico per essere considerato una semplice “coda”, rendono questa ipotesi poco probabile.
Ecco allora la quarta interpretazione: potrebbe trattarsi di un unico GRB di tipo II (a lunga durata), originato dal collasso di una stella massiccia in fin di vita, in cui l’esplosione principale (G2) è preceduta da un’emissione minore (G1), sorta proprio negli istanti finali dell’astro? Forse no: un processo del genere produrrebbe, con ogni probabilità, un’emissione iniziale più debole.
Infine, la quinta spiegazione potrebbe essere la più intrigante e fuori dagli schemi. Questo doppio GRB potrebbe avere origine all’interno di un unico sistema, comprendente un numero e una tipologia imprecisati di corpi celesti; ne scaturirebbe un’esplosione complessa, capace di collegare due degli eventi più energetici dell’Universo attraverso un meccanismo ancora ignoto: un vero mistero destinato a rimanere tale. “È proprio questo l’aspetto difficile. Abbiamo esaurito le possibilità”, ha affermato Zhang. “Tutti gli scenari presentano criticità notevoli. Da teorico che si occupa di GRB da oltre vent’anni, questo caso mi ha messo davvero a dura prova”, ha concluso.
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