Ordine nel Caos dei Buchi Neri

16 Gen 2019 Ordine nel Caos dei Buchi Neri

A volte le evidenze indicano che il caos è solo apparente. Ricercatori dell’Università di Ginevra hanno scoperto un ordine inatteso nell’emissione di fotoni ad alta energia derivanti dalla creazione di un buco nero, emissione apparentemente caotica se non osservata su tempi scala brevi. I risultati sono pubblicati su Nature Astronomy.

Durante la formazione di un buco nero viene prodotto un lampo brillante di luce altamente energetica sotto forma di raggi gamma. La fisica che si nasconde dietro i lampi di raggi gamma (gamma-ray bursts, GRB) include molti campi non del tutto esplorati: gravità, temperature estreme e accelerazioni di particelle altamente energetiche. Per analizzare i GRB i ricercatori hanno utilizzato lo strumento POLAR a bordo della stazione spaziale cinese Tiangong-2. I primi risultati rivelano che i fotoni ad alta energia dei lampi gamma non sono nè totalmente caotici nè completamente organizzati: su tempi scala brevi i fotoni oscillano nella stessa direzione, ma la direzione cambia nel tempo.

Come e dove vengano prodotti i raggi gamma rimane un mistero: esistono due scuole di pensiero differenti. Secondo la prima, i fotoni dei GRB sono polarizzati, oscillando in gran parte nella stessa direzione. Se fosse così, la sorgente dei fotoni dovrebbe essere un campo magnetico forte e ben organizzato che si forma durante il violento fenomeno della produzione di un buco nero. Secondo un’altra teoria, i fotoni non sono polarizzati, e questo implica un ambiente di emissione più disorganizzato. “I nostri team internazionali hanno costruito POLAR, il primo rilevatore potente capace di misurare la polarizzazione dei raggi gamma dai GRB. Questo strumento ci permette di saperne di più sulla sorgente”, spiega Xin Wu della UNIGE.

Nel corso di sei mesi POLAR ha rilevato 55 lampi di raggi gamma e gli scienziati hanno analizzato la polarizzazione di raggi gamma dei 5 eventi più brillanti. I risultati si sono rivelati sorprendenti. “Quando analizziamo la polarizzazione di un GRB nel suo complesso, vediamo al più una polarizzazione molto debole”, afferma Merlin Kole, tra gli autori dello studio. Sulla base di questi primi risultati, ricercatori hanno osservato più in dettaglio un GRB molto potente della durata di 9 secondi e lo hanno diviso in intervalli temporali ognuno di 2 secondi. “Abbiamo scoperto con sorpresa che, al contrario, i fotoni sono polarizzati in ogni piccolo intervallo temporale, ma la direzione di oscillazione è differente per ognuno degli intervalli!”, afferma Xin Wu. È questa direzione variabile che fa sì che l’intero GRB appaia molto caotico e non polarizzato. “I risultati dimostrano che quando ha luogo l’esplosione, accade qualcosa che fa sì che i fotoni vengano emessi con una differente direzione di polarizzazione, ma non sappiamo di cosa possa trattarsi”, aggiunge Merlin Kole. I ricercatori prevedono di costruire in futuro lo strumento POLAR-2, più grande e più preciso, per penetrare più in profondità nei misteri di questi processi caotici, tra i più energetici del cosmo.
[ Barbara ]

Nell’immagine rappresentazione artistica di un buco nero

https://www.unige.ch/communication/communiques/en/2019/le-chaos-ordonne-des-trous-noirs/

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