I ricercatori della Northwestern University hanno una spiegazione per lo strano, insolitamente lungo e potente segnale di raggi gamma rilevato nel 2021 che gli astronomi una volta descrissero come “impossibile”. Il segnale, noto come GRB 211211A – che è stato emesso da una galassia distante circa 1,13 miliardi di anni luce ed è durato 51 secondi – non sarebbe stato causato dal collasso di una stella massiccia come era stato suggerito nel 2022 ma da qualcosa di completamente diverso.
Le loro scoperte sul GRB 211211A – ritrovato per caso – indicano che l’origine di questo segnale era qualcosa di completamente diverso da quanto immaginavano in precedenza, qualcosa che sfida le attuali convenzioni scientifiche e indica la necessità di riconsiderare alcuni aspetti chiave della fisica di questo tipo di letali esplosioni cosmiche capaci di devastare interi sistemi planetari distanti anni luce.
Il team di scienziati, guidato da Ore Gottlieb e Danat Issa, stava eseguendo simulazioni numeriche avanzate per vedere l’evoluzione di una fusione tra un buco nero e una stella di neutroni quando si sono resi conto che i dati risultanti erano simili a quanto osservato nel GRB 211211A.
Una simulazione titanica
Issa sottolinea che “è molto difficile catturare l’evoluzione di queste fusioni in un periodo di diversi secondi utilizzando simulazioni al supercomputer“, ma alla fine sono riusciti a identificare cosa stava accadendo, come può essere mostrato nella visualizzazione sotto queste righe.
Le simulazioni hanno rivelato che, dopo la fusione, si forma un disco che espelle enormi venti, come se il buco nero fosse esploso dopo un gigantesco cenone di Capodanno. Secondo i risultati di queste simulazioni, recentemente pubblicati su The Astrophysical Journal Letters, tutto indica che l’origine di GRB 211211A è una fusione di un buco nero e una stella di neutroni.
Chiave per comprendere l’“impossibile”
Gottlieb afferma che l’importanza di questa scoperta è fondamentale per comprendere come si generano getti prima considerati impossibili:
“Fino ad ora nessuno aveva sviluppato lavori numerici o simulazioni che seguissero in modo coerente un getto dalla fusione dell’oggetto compatto alla formazione del getto e alla sua evoluzione su larga scala“.
Questa svolta fornisce nuove informazioni sulla natura e la fisica dei buchi neri, dei loro campi magnetici e dei dischi di accrescimento responsabili di queste esplosioni.
Secondo Gottlieb, Issa e il loro team, le proprietà del disco di accrescimento formatosi immediatamente dopo l’assorbimento della stella di neutroni influenzano la generazione di questi getti. A seconda della forza del campo magnetico del disco, i getti possono variare in durata e intensità. Questa variabilità spiega, dicono, perché GRB 211211A è stato un fenomeno stranamente di lunga durata rispetto ad altri lampi di raggi gamma osservati in precedenza.
Il disco di accrescimento
Nella sua simulazione puoi vedere come i campi magnetici influenzano la formazione e la durata dei getti emessi dopo la fusione. I ricercatori hanno scoperto che un campo magnetico più debole nel disco di accrescimento può provocare un getto più lungo e meno intenso, in linea con le caratteristiche osservate in GRB 211211A. Tuttavia, i loro dati suggeriscono che un forte campo magnetico potrebbe portare a un getto più corto e più luminoso.
Questa distinzione è fondamentale per comprendere la diversità dei lampi di raggi gamma, afferma Gottlieb: “I campi magnetici più deboli producono getti più deboli che il buco nero appena formato può sostenere più a lungo”.
Il team afferma che lo studio non solo fornisce una spiegazione per i lampi di raggi gamma lunghi, ma suggerisce anche la necessità di riconsiderare aspetti fondamentali dell’astrofisica, come le relazioni binarie di massa o gli spin a bassa velocità dei buchi neri e la loro relazione nel lancio di questi micidiali lampi di raggi gamma.