06 Set 2018 Getti Iperveloci dalla Fusione di Stelle di Neutroni
Osservazioni dei radiotelescopi della National Science Foundation (NSF) hanno rivelato che la devastante fusione di due stelle di neutroni, avvenuta nel corso del famoso evento GW170817 in una galassia a 130 milioni di anni luce dalla Terra, ha generato l’espulsione nello spazio interstellare di uno stretto getto di particelle in moto a velocità prossime a quella della luce.
Il 17 Agosto 2017 l’osservatorio LIGO, insieme con l’interferometro Virgo in Italia, ha rilevato onde gravitazionali, il quinto evento osservato e dovuto alla fusione di due stelle di neutroni superdense. È stata la prima rilevazione confermata di una fusione di questo genere e la prima volta in assoluto in cui gli astronomi hanno osservato insieme onde gravitazionali e luce (radiazione elettromagnetica) in seguito allo stesso fenomeno estremo, grazie a mobilitazioni e sforzi globali di straordinaria collaborazione internazionale. Si è trattato di un evento storico: l’inizio del nuovo campo di indagine dell’astronomia multimessaggero.
Le conseguenze della fusione sono state osservate da telescopi spaziali e terrestri in tutto il mondo. Gli scienziati hanno analizzato i cambiamenti delle emissioni di radiazione nel tempo e li hanno utilizzati come indizi per rivelare la natura del fenomeno estremo. Persino mesi dopo la fusione, una delle questioni fondamentali era capire se l’evento avesse prodotto uno stretto getto di materiale in movimento veloce.
Utilizzando una combinazione di telescopi, il Very Long Baseline Array (VLBA), il Jansky Very Large Array (VLA), e il Green Bank Telescope (GBT), gli astronomi hanno scoperto che una zona di emissione radio dovuta alla fusione si era mossa, e il moto era così veloce da poter essere spiegato solo con la presenza di un getto relativistico. “Abbiamo misurato un moto apparente quattro volte più veloce della luce. Questa illusione, chiamata moto superluminale, avviene quando il getto è puntato quasi direttamente verso la Terra e il materiale si sposta a velocità prossime a quella della luce”, spiega Kunal Mooley del National Radio Astronomy Observatory (NRAO).
Gli astronomi hanno osservato l’oggetto 75 giorni dopo la fusione, poi ancora 230 giorni più tardi. “Sulla base delle nostre analisi, questo getto probabilmente è molto stretto, ampio al massimo 5 gradi, e puntato a 20 gradi rispetto alla direzione della Terra”, afferma Adam Deller della Swinburne University of Technology. “Ma per corrispondere alle nostre osservazioni, il materiale nel getto deve essere stato espulso verso l’esterno a velocità superiori al 97 percento della velocità della luce”. Secondo lo scenario dei ricercatori la fusione delle due stelle di neutroni superdense ha provocato un’esplosione, chiamata kilonova, che ha proiettato verso l’esterno un guscio sferico di detriti stellari. Le stelle di neutroni sono collassate in un buco nero, la cui possente gravità ha iniziato ad attirare verso di sè materiale circostante, che ha formato un disco in rapida rotazione generando due stretti getti relativistici di materiale in uscita dai poli.
Nell’immagine esplicativa le conseguenze della fusione di due stelle di neutroni. I materiali espulsi da un esplosione iniziale hanno formato un guscio attorno al buco nero formatosi dalla fusione. In seguito un getto di materiale ha interagito con il materiale già espulso fino a formare un ampio bozzolo. Più tardi il getto ha sfondato il materiale circostante fino ad emergere nello spazio interstellare, dove è divenuto evidente il suo moto estremamente veloce. Credit: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF
Il getto in seguito ha interagito con i detriti, trascinandoli con sè man mano che si muoveva verso l’esterno e generando un ampio bozzolo (in inglese “cocoon”) circostante il residuo stellare, in espansione a velocità inferiori rispetto al getto. “La nostra ipotesi è che il bozzolo abbia dominato l’emissione radio fino a 60 giorni dopo la fusione, e che più tardi sia diventato dominante l’effetto del getto”, spiega Ore Gottlieb della Tel Aviv University. La rilevazione di un getto superveloce in GW170817 rafforza la connessione tra fusioni di stelle di neutroni e lampi di raggi gamma di breve durata. Secondo gli scienziati è necessario che i getti siano puntati quasi in direzione della Terra perché i nostri osservatori possano rilevare lampi di raggi gamma.
“L’evento di fusione è stato importante per una serie di ragioni, e continua a sorprendere gli astronomi con ulteriori informazioni”, afferma Joe Pesce del NRAO. “I getti sono fenomeni enigmatici visibili in una serie di ambienti diversi, e ora queste precise osservazioni nella regione radio dello spettro elettromagnetico ci stanno fornendo indizi affascinanti su questi fenomeni, aiutandoci a comprendere il loro funzionamento”. Lo studio è stato pubblicato su Nature.
[ Barbara Bubbi ]
Nell’immagine impressione artistica della collisione di due stelle di neutroni
Image Credit: Dana Berry, SkyWorks Digital, Inc.
https://phys.org/news/2018-09-radio-superfast-jet-material-neutron.html
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