Luce dopo la lunga attesa

Impressione artistica di getti di materiale dalla fusione di stelle di neutroni. Crediti: Mark Garlick/University of Warwick

Un gruppo di ricerca guidato da astronomi dell’Università di Warwick ha dovuto attendere più di tre mesi per riuscire a proseguire le osservazioni nel visibile della fusione di due stelle di neutroni avvenuta ad agosto 2017, poiché dopo una decina di giorni dall’evento la sorgente è tramontata. La lunga attesa è stata ripagata con il primo avvistamento in banda ottica di un getto di materiale fuoriuscente dalla fusione delle due stelle di neutroni, esattamente 110 giorni dopo l’inizio dell’evento cataclismico. Le loro osservazioni confermano una previsione chiave riguardante le conseguenze delle fusioni di stelle di neutroni.

La fusione delle due stelle di neutroni che ha generato l’onda gravitazionale Gw 170817 si è verificata a 130 milioni di anni luce di distanza in una galassia denominata Ngc 4993. È stata rilevata ad agosto 2017 da Ligo, l’Advanced Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, e dalle concomitanti osservazioni con telescopi spaziali della controparte elettromagnetica, un gamma ray burst. Ed è stata la prima fusione di stelle di neutroni da osservare e confermare con l’astronomia ottica.

Dopo alcune settimane dall’evento, l’oggetto generato dalla fusione non è stato più osservabile, fino a quando è riemerso circa cento giorni dopo l’evento cataclismico. È stato in quel momento che il gruppo di ricerca dell’Università di Warwick è riuscito a puntare il telescopio spaziale Hubble in quella direzione e a vedere che l’oggetto stava ancora generando un potente fascio di luce nella nostra direzione.

«Inizialmente abbiamo visto la luce visibile generata dal decadimento radioattivo degli elementi pesanti, oltre un centinaio di giorni più tardi, poi è svanita», ricorda Joe Lyman del dipartimento di fisica dell’università di Warwick, primo autore principale dell’articolo uscito ieri, lunedì 2 luglio, su Nature Astronomy. «Ora osserviamo un getto di materiale espulso a un certo angolo dalla nostra linea di vista, a una velocità prossima a quella della luce. Ciò che stiamo vedendo è molto diverso da quanto alcuni astronomi avevano suggerito, ossia che il materiale non sarebbe uscito in maniera collimata bensì in tutte le direzioni».

«Se avessimo potuto guardare dritto in profondità nel getto», aggiunge Andrew Levan, coautore dell’articolo, anch’egli a Warwick, «avremmo visto un gamma ray burst davvero potente. Questo significa che è molto probabile che ogni stella di neutroni coinvolta in una fusione generi di fatto un gamma ray burst, ma noi ne vediamo solo una piccola parte, perché il getto spesso non ha un allineamento tale da consentirci il rilevamento. Le onde gravitazionali sono un modo completamente nuovo per trovare questo tipo di eventi, che potrebbero essere più comuni di quanto pensiamo».

Queste osservazioni confermano la previsione fatta dal secondo autore dell’articolo, Gavin Lamb del dipartimento di fisica e astronomia dell’università di Leicester, secondo il quale questo tipo di eventi rivela la struttura dei getti di materiale. «Il comportamento della luce proveniente da questi getti», osserva il ricercatore, «può essere utilizzato per determinare la velocità del materiale attraverso il getto: laddove la luminosità aumenta, stiamo guardando le parti più interne della struttura del getto e stiamo sondando le sue componenti più veloci. Questo ci aiuta a comprendere come si formano questi getti di materiale, che viaggiano a velocità molto vicine a quella della luce, e come vengono accelerati a queste velocità fenomenali».

«Le nostre osservazioni con lo Hubble Space Telescope sono spiegabili con un modello di getto strutturato; solo con quelle non possiamo però escludere la possibilità dell’esistenza di un cocoon, un “bozzolo”», spiega a Media Inaf una fra le coautrici dello studio, Eliana Palazzi dell’Inaf Oas di Bologna. «Osservazioni successive, a lunghezze d’onda radio e X, fatte da altri gruppi, sembrano essere a supporto del modello di getto strutturato. Se l’emissione continuerà a decadere come previsto da questo modello, Gw 170817 dovrebbe essere osservabile per almeno mille giorni. Solo allora potremo essere più sicuri sulla discriminazione dei vari modelli che descrivono l’emissione osservata».

«Vale la pena ricordare che queste con lo Hubble Space Telescope», conclude Palazzi, «non sono state le uniche osservazioni in banda ottica dell’afterglow. La prima e unica al mondo fatta da Terra, effettuata lo scorso 18 giugno dall’Arizona con il Large Binocular Telescope, è stata condotta da un team interamente italiano –  il team del gruppo Grawita – guidato per queste osservazioni da Andrea Rossi dell’Inaf Oas di Bologna».

Per saperne di più:

  • Leggi su Nature Astronomy l’articolo “The optical afterglow of the short gamma-ray burst associated with GW170817” di D. Lyman, G. P. Lamb, A. J. Levan, I. Mandel, N. R. Tanvir, S. Kobayashi, B. Gompertz, J. Hjorth, A. S. Fruchter, T. Kangas, D. Steeghs, I. A. Steele, Z. Cano, C. Copperwheat, P. A. Evans, J. P. U. Fynbo, C. Gall, M. Im, L. Izzo, P. Jakobsson, B. Milvang-Jensen, P. O’Brien, J. P. Osborne, E. Palazzi, D. A. Perley, E. Pian, S. Rosswog, A. Rowlinson, S. Schulze, E. R. Stanway, P. Sutton, C. C. Thöne, A. de Ugarte Postigo, D. J. Watson, K. Wiersema e R. A. M. J. Wijers
  • Leggi la GCN CircularGW170817/GRB170817A: LBT optical detection” , di A. Rossi, M. Cantiello, V. Testa, D. Paris, A. Melandri, S. Covino, O. S. Salafia, P. D’Avanzo, S.  Campana, L. Nicastro, E. Palazzi, F. Cusano, G. Stratta, R. Carini, S. Piranomonte, E. Brocato, V. D’Elia e M. Branchesi

Fonte: Luce dopo la lunga attesa