Il misterioso bozzolo dalla fusione di stelle di neutroni

SCOPERTE – La scoperta delle onde gravitazionali ha aperto una nuova era dell’astronomia e con le prime risposte ecco arrivare nuove e più numerose domande sul cosmo. A porre i nuovi interrogativi sulle sorgenti di lampi gamma corti è stato proprio il segnale prodotto dalla fusione di due stelle di neutroni osservato il 17 agosto dalla collaborazione LIGO-Virgo, chiamato GW170817. Oltre a produrre onde gravitazionali, il cataclisma cosmico ha prodotto anche onde radio che sono state rivelate dal team internazionale di astronomi guidato da Tara Murphy, professore associato della University of Sydney e dell’ARC Centre of Excellence for All-sky Astrophysics.

La fusione delle stelle di neutroni ha provocato prima di tutto una violenta esplosione, chiamata kilonova, che ha risposto alla domanda sulla provenienza di elementi pesanti come ad esempio l’oro nell’universo. Un mistero risolto che però complica il puzzle cosmico, come spiegato nell’articolo pubblicato su Nature. Oltre alla produzione di elementi pesanti e di onde gravitazionali, la fusione avvenuta a 130 milioni di anni luce dalla Terra ha prodotto emissioni di onde radio, raggi gamma e raggi X che per mesi sono stati monitorati dal telescopio Compact Array del CSIRO in Australia, dal Very Large Array negli Stati Uniti e dal Giant Meter-wave Radio Telescope in India. I ricercatori hanno così indagato a lungo i rottami incandescenti della collisione a caccia anche di qualcosa che ancora non era stato osservato, come ha spiegato la Murphy:

“Ci aspettavamo di trovare prove che la fusione di stelle di neutroni crei qualcosa di cui non abbiamo mai trovato l’origine, cioè i lampi gamma corti”.

A distanza di poche settimane l’uno dall’altro non è insolito osservare l’emissione di lampi gamma corti, che durano meno di due secondi e che arrivano da ogni parte del cielo, ma la loro sorgente resta sconosciuta. Alcune teorie sostengono che l’emissione di lampi gamma corti sia provocata proprio dalla collisione di stelle di neutroni, cioè i nuclei stellari che sopravvivono alle esplosioni e che hanno spesso masse superiori a quelle del Sole.

Ma come vengono prodotti i lampi gamma corti? Per gli astronomi sono necessari dei getti ultrarelativistici, le cui particelle viaggiano a velocità prossime alla luce, e che emettono nelle lunghezze d’onda radio. Monitorando il sito della fusione GW170817 con telescopi radio il team internazionale di ricercatori ha sperato di osservare questo tipo di lampi, ma le loro attese sono state deluse, come ha sottolineato Gregg Hallinan del Caltech:

“Non abbiamo visto un getto, quindi dai dati radio non possiamo dire se esiste un collegamento definito tra la fusione di stelle di neutroni e i lampi gamma corti. La giuria deve ancora decidere”.

A insospettire i ricercatori è stato l’insolito bagliore radio emesso dalla fusione, che ha continuato a diventare via via più luminoso nel corso dei 100 giorni successivi al cataclisma cosmico di agosto. Proprio questo deflusso lento e ampio di materiale radio-emettitore ha suggerito la presenza di un misterioso bozzolo, un “cocoon”, forse formato dalla materia che è stata scagliata via dall’esplosione e che potrebbe essere stato alimentato da un getto nascosto all’interno, come sottolineato dalla Murphy:

“Lo scenario del bozzolo potrebbe spiegare la curva di luce radio di GW170817, così come l’emissione di raggi gamma e raggi X. Si tratta della spiegazione più coerente con i dati”.

Se dunque al momento una conferma del legame tra fusione e lampi gamma corti sembra non esserci, la Murphy resta ottimista e spiega che il getto atteso potrebbe emergere più tardi del previsto dal luogo segreto nel bozzolo e “salvare” gli attuali modelli che descrivono il fenomeno. La sorgente dunque resta una sorvegliata speciale da parte di astronomi e astrofisici, che intanto continuano a interrogarsi sulla natura del misterioso bozzolo, come spiegato da Keith Bannister del CSIRO: “i bozzoli potrebbero essere i comuni risultati della fusione di stelle di neutroni. Ora che sappiamo quali sono i loro segnali di riconoscimento possiamo iniziare a cercarli”.

Quel che è certo, al momento, è che l’astronomia gravitazionale e multimessaggero ha appena iniziato a indagare i misteri irrisolti che popolano il nostro universo, come ha sottolineato Adam Deller della Swinburne University of Technology and OzGrav: “legando le informazioni che abbiamo raccolto sullo spettro elettromagnetico a quelle ottenute dalla rivelazione delle onde gravitazionali, possiamo scoprire un enorme quantità di dettagli su eventi come questo”.

La simulazione della fusione di una stella di neutroni che crea un bozzolo. Il bozzolo è la migliore spiegazione per l’emissione di onde radio, raggi gamma e raggi X che gli astronomi hanno osservato da GW170817. Crediti video: Ehud Nakar (Tel Aviv), Ore Gottlieb (Tal Aviv), L. Singer (NASA), Mansi Kasliwal (Caltech) and the GROWTH collaboration

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