Lampo gamma

I lampi gamma sono intensi lampi di raggi gamma che possono durare da pochi millisecondi a diverse decine di minuti. Sono anche abbreviati GRB dalla locuzione inglese gamma ray burst. Queste potenti esplosioni costituiscono il fenomeno più energetico finora osservato nell’universo. I GRB sono fenomeni abbastanza frequenti (all’incirca uno al giorno) e la loro distribuzione nel cielo è isotropa, ovvero avvengono in direzioni del tutto casuali ed imprevedibili. I GRB sono eventi cosmologici, situati in galassie esterne alla Via Lattea e talvolta molto lontane. Il lampo gamma più lontano finora osservato, denominato GRB 090423, è avvenuto ad una distanza di oltre 13 miliardi di anni luce dalla Terra.

Una nuova era nello studio di questi oggetti celesti è iniziata nel 1997 con la scoperta del primo afterglow, l’emissione residua associata ad un GRB e visibile in tutte le bande spettrali (radio, IR, visibile, UV, raggi X).

Secondo le teorie correnti, queste potenti emissioni di raggi gamma sono generate dall’accrescimento di materia su un buco nero. Molti sono i fenomeni che possono generare questo sistema buco nero+disco di accrescimento, ad esempio il collasso gravitazionale di una stella rotante e molto massiccia, la coalescenza di due stelle di neutroni o di una stella di neutroni ed un buco nero.

Un GRB è usualmente indicato con la data (anno-mese-giorno) in cui è stato osservato e, se più di un burst è stato rivelato, si usa porre una lettera finale per indicarne l’ordine (A per il primo, B per il secondo, etc.). Ad esempio GRB 050509b è il secondo GRB osservato il 9 maggio 2005.

Progenitori: cosa provoca un Raggio gamma?

Per decenni, non si è saputo quasi nulla sui gamma-ray burst: ne erano sconosciute le origini e la distribuzione, spaziale e statistica. I lampi di raggi gamma stessi mostravano una grande varietà: potevano durare da una frazione di secondo a diversi minuti, presentavano una grande varietà di spettri, che non assomigliavano a nulla di quanto allora conosciuto. Non può sorprendere che la mancanza di limiti osservativi portò ad una profusione di teorie: evaporazione dei buchi neri, brillamenti magnetici su nane bianche, accrescimento di stelle di neutroni, accrescimento di antimateria, tipi esotici di supernovae e rapida dissipazione dell’energia di rotazione di un buco nero supermassiccio (per fornire solo alcuni esempi).

Da allora la situazione è molto più chiara. È abbastanza sicuro che ci sono almeno due tipologie differenti di progenitori (o cause) dei gamma-ray burst: una responsabile delle emissioni di lunga durata e spettro molle (GRB lunghi) e una responsabile delle emissioni di corta durata e spettro duro (GRB corti). Si teorizza che progenitori dei GRB lunghi siano dovuti al collasso dei nuclei di stelle massicce, a bassa metallicità; i progenitori dei GRB corti non sono ancora stati identificati, ma il modello che desta migliori speranze li vede frutto della fusione di due stelle di neutroni.

GRB notevoli

Sono state rilevate molte migliaia di gamma-ray bursts, da numerosi satelliti. Questa lista non tenta nemmeno di essere completa, includendo soltanto quei GRB che hanno un’importanza storica o scientifica.

• 670702 – Il primo GRB rilevato.
• 970228 – Il primo GRB di cui è stata rilevata con successo l’emissione residua (afterglow) sia nella banda X che in quella ottica. Fu anche possibile individuare la provenienza dell’emissione da una galassia molto lontana (redshift z=0.695). Questa scoperta rafforzò l’ipotesi di un’origine extra-galattica dei gamma-ray burst.
• 970508 – Il primo GRB di cui fu misurato il redshift. Con z=0.835, confermò senza ambiguità la natura extra-galattica dei gamma-ray bursts.
• 980425 – Il primo GRB alla cui rilevazione è stata associata l’osservazione di una supernova (SN 1998bw), fornendo l’intuizione del legame tra lampi gamma e supernove. Il GRB stesso fu molto inusuale, essendo estremamente poco luminoso. Ad oggi è stato anche il GRB a noi più vicino (z=0.0085).
• 990123 – Di questo GRB è stata misurata la luminosità ottica della coda di emissione, che ha raggiunto o superato una Magnitudine apparente di 8.95, appena leggermente più debole del pianeta Nettuno a dispetto della sua distanza di 9.6 miliardi di anni luce. È stato anche il primo GRB la cui emissione ottica è stata rilevata prima che cessasse l’emissione di raggi gamma.
• 030329A – GRB estremamente luminoso associato senza ambiguità ad una supernova. Provò che gamma-ray bursts e supernove sono collegati.
• 050509B – Il primo GRB corto a cui è stata associata una galassia ospite. Fornì la prima evidenza che alcuni GRB corti, a differenza di quelli lunghi, si verificano in galassie vecchie e non sono accompagnati da supernove.
• 050724 – Il primo GRB corto associato con sicurezza ad una galassia ellittica. È anche il primo GRB corto seguito da un afterglow visibile sia nella banda infrarossa sia nella banda radio.
• 050904 – Il più distante GRB mai osservato fino ad allora, con z=6,295 (12,7 miliardi di anni luce).
• 060218 – Il più recente GRB a basso redshift (z=0.033), accompagnato da una supernova.
• 060505 e 060614 – GRBs lunghi non accompagnati da una luminosa supernova.
• 080319B – GRB estremamente intenso con l’afterglow che ha raggiunto nel dominio del visibile una magnitudine di 5,6 (visibile ad occhio nudo). L’evento è il più energetico rilevato dall’osservatorio orbitante Swift.
• 080913 – Il più distante GRB mai osservato fino ad allora, con z=6,7 (12,8 miliardi di anni luce).
• 090423 – Il più distante GRB mai osservato fino ad oggi, con z=8,2 (13,03 miliardi di anni luce).
• 130427A – Il GBR più energetico mai osservato finora, rilevato dal LAT (large area telescope) e successivamente da Swift che osservano emissioni di fotoni da 94GeV arrivando a sette sulla scala di magnitudine.
• 160625B – Il primo GRB ad essere analizzato nel momento della sua rilevazione.