GRB: i fenomeni energetici più potenti dell'Universo

I Gamma Ray Burst (GRB), tradotti in italiano come “esplosioni” o “lampi gamma” sono probabilmente i fenomeni energetici più potenti dell’Universo. Essi sono normalmente associati a buchi neri e a stelle di neutroni, a seconda della durata temporale. Due recenti ricerche mi hanno stimolato a parlarne un po’ più diffusamente.

Tre “pilastri” delle osservazioni astronomiche più avanzate (Swift, Hubble e Chandra) hanno studiato uno dei lampi gamma più strani mai individuati. La sua durata supera abbondantemente quanto osservato finora: dopo oltre una settimana la radiazione ad alta energia continua imperterrita a prodursi, aumentando e affievolendo la sua luminosità. Generalmente i GRB più lunghi non superano le poche ore. La spiegazione più accreditata, al momento e in attesa di nuovi studi, presuppone la distruzione per effetto mareale di una stella avvicinatasi troppo al centro della sua galassia, il cui gas sta precipitando verso il gigantesco buco nero centrale. La materia in caduta, combinata con la rotazione dell’oggetto supermassiccio, produrrebbe il getto gamma lungo l’asse di rotazione. Se noi fossimo proprio in direzione di questo getto (osservabile sia nel gamma che nell’X ) si potrebbe assistere ad un evento energetico di tale durata.

Molte altre volte, i GRB sono invece estremamente corti nella loro durata. In questo caso si pensa comunemente che siano causati dalla fusione di due stelle di neutroni. Un super computer tedesco a Potsdam ha simulato questo fenomeno e avvalorato l’ipotesi teorica. Esso ha descritto la collisione di due stelle di neutroni e ha dimostrato come questo evento possa produrre la struttura magnetica atta a causare il getto ad alta velocità associato al breve lampo gamma. Non è stata impresa da poco, dato che il fenomeno è brevissimo, dell’ordine di 35 millisecondi, tre volte più veloce del battito di ciglia. GRB di questo tipo emettono normalmente, nel giro di pochi secondi, più energia di quella prodotta dalla nostra intera galassia in un anno intero. La simulazione ha permesso di seguire nei dettagli la formazione del campo magnetico straordinariamente intenso durante la fusione delle due stelle. Vale la pena descrivere brevemente i singoli passi del processo.

Guardate i dati incredibili che fuoriescono da tutto ciò.

La simulazione comincia con due stelle di neutroni orbitanti a una distanza reciproca di una ventina di chilometri. Ognuna ha una massa di 1,5 volte quella del Sole, compressa in un volume di circa 25 km di diametro. Il campo magnetico associato è un trilione di volte quello del Sole. In 15 millisecondi le due stelle collidono, si fondono e si trasformano in un buco nero rotante di massa pari a 2.9 volte quella della nostra stella. L’orizzonte degli eventi ha dimensioni di solo 10 km. La materia superdensa raggiunge temperature dell’ordine dei miliardi di gradi. La fusione aumenta sensibilmente la potenza del campo magnetico anche se crea un certo scompiglio nella sua direzione. Nei successivi 11 millisecondi, il gas che ruota vorticosamente a velocità prossime a quella della luce, intensifica ancora di più il campo magnetico che, alla fine, raggiunge valori migliaia di volte quello originario delle due stelle di neutroni. Esso si organizza geometricamente formando nel contempo due getti di particelle ultra veloci lungo l’asse di rotazione del buco nero, che causano il lampo di raggi gamma.