Campi Magnetici e Lampi Gamma

15 Apr 2019 Campi Magnetici e Lampi Gamma

Un nuovo studio prende in considerazione il ruolo dei campi magnetici nella formazione dei getti prodotti durante alcuni degli eventi più estremi nel cosmo, e nella conseguente emissione di lampi di raggi gamma.

I lampi di raggi gamma (Gamma-ray bursts, GRB) sono stati rilevati fin dagli anni ’60. Anche se, nel corso dei decenni, abbiamo raccolto molte osservazioni di questi lampi di emissione ad alta energia, soltanto di recente è stata chiarita la causa di alcuni GRB. La fusione di due stelle di neutroni nel corso dell’evento GW170817, è stata individuata nel 2017 come sorgente di onde gravitazionali, poco prima della rilevazione di un lampo gamma breve proveniente dalla stessa direzione. Grazie ai dati, si è ipotizzata come sorgente di un lampo gamma breve la fusione tra due stelle di neutroni o tra una stella di neutroni e un buco nero, eventi che generano segnali di onde gravitazionali potenzialmente rilevabili. Una simile fusione può produrre immediatamente un buco nero, oppure una stella di neutroni ipermassiccia che può collassare in breve tempo in buco nero. Il materiale residuo attorno al buco nero neonato guida la produzione di potenti getti lungo l’asse di rotazione del buco nero stesso.

Rimangono, tuttavia, dei punti oscuri in questo quadro. In particolare non è ancora ben compreso il meccanismo alla base della formazione dei getti relativistici, e il perché siano altamente collimati. Inoltre, osserviamo una rapida variabilità nel segnale dei GRB brevi, non facile da spiegare. Nel corso di un recente studio, Konstantinos Sapountzis e Agnieszka Janiuk della Polish Academy of Sciences esplorano il ruolo dei campi magnetici nella formazione e nelle caratteristiche dei getti. I ricercatori hanno realizzato una serie di simulazioni di un buco nero circondato da un toro di materiale in accrescimento, utilizzando il modello per esplorare come il campo magnetico si struttura man mano che il caldo gas ionizzato spiraleggia verso l’interno e precipita nel buco nero. Il campo forma una barriera magnetica che interrompe il flusso del gas verso l’interno, portando alla formazione di getti lungo le linee di campo ritorte che si estendono lungo l’asse di rotazione del buco nero, e che causano il lampo di raggi gamma.

Ma il ruolo del campo magnetico non si esaurisce con la formazione dei getti. Nelle simulazioni dello studio, i ricercatori hanno osservato un’instabilità magnetica nel plasma in accrescimento, che opera su tempi scala simili a quelli della variabilità dei lampi di raggi gamma brevi. La scoperta suggerisce un collegamento tra l’attività dei campi magnetici alla base del getto e lo “sfarfallio” osservato nei lampi gamma brevi. Abbiamo ancora molto da scoprire sui meccanismi che regolano questi eventi cosmici estremi, ma è sempre più evidente che i campi magnetici giocano un ruolo essenziale nel processo.
[ Barbara ]

L’illustrazione mostra le conseguenze di una fusione di stelle di neutroni, compresa la generazione di un lampo gamma con getto bipolare. Al centro si trova un oggetto compatto, un buco nero o una massiccia stella di neutroni, e in rosso è rappresentato un disco di materiale rimasto dalla fusione, contenente materiale in caduta verso l’oggetto. Il getto gamma è mostrato in giallo, mentre in arancione è rappresentato un vento di particelle che soffia via dal disco, e in blu il materiale espulso dall’oggetto compatto che si espande a velocità relativistiche.
Credit: NASA/CXC/M.Weiss

The Variable Jets of Gamma-Ray Bursts

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