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Onde gravitazionali luminose: la prima volte delle stelle di neutroni

stelle

(Credit: ESO/L. Calçada/M. Kornmesser)

Non c’è quattro senza cinque: l’Osservatorio europeo astrale (Eso) ha appena annunciato di aver rilevato un altro segnale – il quinto – di un’onda gravitazionale, tramite gli interferometri Ligo negli Usa (ai cui realizzatori è appena andato il premio Nobel per la fisica 2017 [1]) e Virgo in Italia, insieme ai telescopi dell’osservatorio Eso in Cile. Ma c’è di più: l’onda gravitazionale è per la prima associata a luce, dato che è risultata associata a una radiazione elettromagnetica – in particolare lampi di raggi gamma – cioè a luce, che è stata rilevata contemporaneamente da altri esperimenti sparsi sul globo. Questo nuovo elemento fa pensare che l’origine dell’onda gravitazionale sia dovuta alla fusione di due stelle di neutroni, finora un inedito, di cui però si era già parlato, meno di due mesi fa, grazie all’indiscrezione scientifica dell’astrofisico Craig Wheeler [2], dell’Università del Texas: l’esperto aveva riferito la presenza di un probabile corrispettivo ottico dell’onda gravitazionale, “un fenomeno da lasciare a bocca aperta”, come l’aveva definito.

E alla luce dell’annuncio ufficiale di oggi, durante la conferenza di Ligo-Virgo a Washington, l’astrofisico aveva ragione. Il risultato del rilevamento, avvenuto lo scorso 17 agosto (da qui il nome dell’evento GW170817, gravitational wave del 17 agosto 2017) è pubblicato sui giornali del gruppo Nature e anche su altre riviste. Ecco come è avvenuto l’avvistamento.

A permettere di ottenere questa osservazione, dunque, è stato uno sforzo scientifico globale, che ha visto uniti i ricercatori Eso, Ligo e Virgo, ma anche i team di alcuni osservatori spaziali, fra cui il Fermi Gamma-ray Space Telescope della Nasa e l’Integral dell’Esa: due secondi dopo il rilevamento dell’onda gravitazionale da parte degli interferometri Ligo e Virgo, questi osservatori hanno avvistato un lampo di raggi gamma a corto raggio proveniente dalla stessa area del cielo. A dare origine a questa radiazione potrebbe essere stata appunto la fusione di due stelle di neutroni, corpi celesti densissimi, un fenomeno che comporta emissione di elementi pesanti e di tale radiazione – e non di due buchi neri, ancora più densi delle stelle di neutroni, che non lasciano sfuggire né luce né materia.

Le stelle di neutroni rappresentano la tappa finale della vita di alcune stelle di grande massa, perfino dopo la fase dell’esplosione di supernova. Teorizzata già da circa 30 anni, la fusione di due stelle di neutroni è un fenomeno, chiamata kilonova, che è accompagnato dalla dispersione, nell’universo, di elementi chimici pesanti e dall’emissione di radiazione elettromagnetica come quella rilevata oggi. E l’evento odierno rappresenta la prima prova visiva del fenomeno di kilonova. La fusione è avvenuta a distanze grandissime dalla dalla Terra: in base ai dati resi pubblici oggi, è avvenuta a distanza di circa 130 milioni di anni luce dal nostro pianeta, nei pressi della galassia NGC 4993, una galassia lenticolare (una forma intermedia fra la galassia a spirale e quella ellittica) nella costellazione Idra. E proprio in questa costellazione sono state scoperte due stelle di neutroni molto vicine tra loro, un elemento che forse non è un caso, data la coincidenza di questo particolare evento.
La kilonova, ha lasciato come traccia un fascio di elementi chimici radioattivi pesanti, quali cesio e tellurio, rilevati dallo spettroscopio dell’Eso ePpesto.

Questi elementi si muovevano a velocità elevatissime, pari a un quinto della velocità della luce. E nei giorni successivi il colore della kilonova è passato dal blu intenso al rosso intenso, uno shift del colore molto marcato e repentino, caratteristiche che rendono il fenomeno inedito rispetto alle altre esplosioni stellari. E questo è un altro elemento che fa propendere per l’ipotesi che si sia trattato di due stelle di neutroni, piuttosto che di una supernova o di una stella ravvicinata. E sicuramente “era qualcosa di notevole e mai visto finora”, secondo Stephen Smartt dell’Eso. Mentre secondo Stefano Covino, primo autore del paper su Nature Astronomy “i dati raccolti finora corrispondono in maniera significativa con la teoria. È un trionfo per i teorici, una conferma che gli eventi Ligo-Virgo sono assolutamente reali e un risultato per l’Eso che è riuscito a raccogliere dati così sorprendenti su una kilonova”.

Via: Wired.it [3]