Una potentissima esplosione diretta verso la Terra ha segnalato la completa annichilazione di una stella.

Di tanto in tanto, il cielo notturno si illumina con un’esplosione spettacolare che sfavilla con la luce più energetica che il nostro Universo possa produrre talmente luminosa e potente che non riusciamo a vederla. Conosciuti come lampi di raggi gamma,. o Gamma Ray Burnst,  possono rilasciare in pochi secondi ciò che il nostro Sole emette nell’arco della sua vita.

Ora gli scienziati hanno trovato un segnale mai visto prima, sepolto nello spettro della radiazione elettromagnetica emessa dal più brillante lampo di raggi gamma mai registrato.

Questo segnale è una luce di emissione: una regione luminosa nello spettro dei raggi gamma prodotta da qualcosa che emette luce in quella specifica gamma di lunghezze d’onda. E questo qualcosa, hanno stabilito gli scienziati, è la distruzione completa e totale: l’annichilazione reciproca di coppie elettrone-positrone, la materia e la sua controparte antimateria.

Soprannominato “the BOAT” (acronimo di Brightest Of All Time), il burst è stato rilevato nell’ottobre del 2022. È stato il risultato dell’esplosione di un’enorme stella il cui nucleo è collassato in un buco nero, sprigionando così tanti fotoni energetici che è stato difficile effettuare misurazioni accurate. La ricerca relativa è stata pubblicata su Science.

Ma le misurazioni sono state effettuate e gli scienziati hanno capito fin da subito che stavano osservando qualcosa di speciale.

La BOAT come registrata dalla NASA

“Pochi minuti dopo l’esplosione del BOAT, il Gamma-ray Burst Monitor di Fermi ha registrato un picco di energia insolito che ha attirato la nostra attenzione”, racconta l’astrofisica Maria Edvige Ravasio dell’Università Radboud nei Paesi Bassi.

“Quando ho visto per la prima volta quel segnale, mi è venuta la pelle d’oca. La nostra analisi da allora dimostra che si tratta della prima linea di emissione ad alta affidabilità mai vista in 50 anni di studio dei gamma-ray burst”.

Linee di emissione sullo spettro, come esempio (Berillio) NASA

Le linee di emissione, che appaiono come barre luminose sullo spettro della luce emessa da una sorgente, indicano che qualcosa sta facendo brillare di più la luce di particolari lunghezze d’onda – una fonte di emissione extra. Allo stesso modo, le barre più scure, note come linee di assorbimento, possono apparire dove le lunghezze d’onda della luce vengono assorbite.

Le caratteristiche di emissione e assorbimento possono dirci molto sulla chimica costitutiva di vari processi astrofisici, dalla metallicità delle stelle alle molecole che compongono le atmosfere di pianeti lontani.

Esistono diversi scenari che possono produrre un gamma-ray burst, un’esplosione della luce più energetica dello spettro elettromagnetico, ma quello che ha prodotto il BOAT – ufficialmente denominato GRB 221009A – è stato la nascita di un buco nero. Il materiale esterno della stella è stato violentemente espulso nello spazio, mentre il nucleo è collassato per gravità, formando il tipo di oggetto più denso dell’Universo.

 Questa esplosione è stata accompagnata da getti o particelle che esplodono in certe direzioni. Questo è ciò che vediamo in un gamma-ray burst, con il getto angolato verso la nostra linea di vista.

Quando il GRB 221009A è esploso per la prima volta, la luminosità era così estrema da oscurare qualsiasi dettaglio. In 80 secondi, il burst è passato da un picco di energia di 12 milioni di elettronvolt a circa 6 milioni di elettronvolt. Solo cinque minuti dopo, la luminosità si è attenuata abbastanza da permettere al telescopio Fermi di distinguere una linea di emissione che è durata almeno 40 secondi.

I ricercatori ritengono che un fenomeno chiamato annichilazione sia responsabile dell’aumento del bagliore. Quando un elettrone e la sua controparte di antimateria, un positrone, si scontrano, producono un fotone con un’energia di 0,511 milioni di elettronvolt. Quindi l’energia liberata è stata tale da creare antimateria che, a sua volta, si è annichilità generando raggi gamma.

La caratteristica di emissione osservata nel BOAT riflette un’energia molto più alta, ma i ricercatori hanno una spiegazione per questo. L’annichilazione è avvenuta in un getto che si muoveva verso di noi a circa il 99,9% della velocità della luce. Questo ha fatto sì che l’energia sembrasse molto più alta di quanto non fosse, un’illusione basata sul nostro angolo di osservazione che può essere vista in altri getti astrofisici.

“Poiché stiamo guardando all’interno del getto, dove la materia si muove a una velocità prossima a quella della luce, questa emissione diventa molto spostata verso il blu e spinta verso energie molto più elevate”, spiega l’astrofisico Gor Oganesyan del Gran Sasso Science Institute in Italia.

Sebbene sembrasse che il GRB 221009A fosse un esempio estremo di gamma ray burst, le osservazioni e le analisi successive hanno poi rivelato che il BOAT era in realtà del tutto normale: la sua luminosità era solo il risultato del suo orientamento, perché il raggi gamma erano esattamente diretti in direzione del Sistema Solare.

Una duplice buona notizia: non siamo stati “Cotti” dal Gamma burst e , inoltre, abbiamoa vuto la visione di un raggio direttamente diretto verso la Terra, con un punto di visione privilegiato.