Lampo gamma
I lampi di raggi gamma (GRB) sono lampi di raggi gamma provenienti da esplosioni estremamente energiche. Sono stati visti in galassie lontane. Sono gli eventi elettromagnetici più luminosi noti nell'universo.
Le esplosioni possono durare da millisecondi a diversi minuti, anche se una tipica esplosione dura pochi secondi. Lo scoppio iniziale è di solito seguito da un 'afterglow' più duraturo emesso a lunghezze d'onda più lunghe (raggi X, ultravioletti, luce visibile, infrarossi e onde radio).
La maggior parte dei GRB sono un fascio stretto di intensa radiazione rilasciato durante una supernova, quando un'enorme stella in rapida rotazione collassa per formare un buco nero. Una sottoclasse di GRB (le "brevi" esplosioni) sembra provenire da un processo diverso, forse la fusione di stelle di neutroni binarie.
Le sorgenti della maggior parte delle GRB sono a miliardi di anni luce di distanza dalla Terra. Questo suggerisce che le esplosioni sono estremamente energiche: una tipica esplosione rilascia tanta energia in pochi secondi quanta ne rilascia il Sole nell'arco di 10 miliardi di anni. Sono molto rare (poche per galassia per milione di anni).
Tutti i GRB osservati provengono dall'esterno della galassia della Via Lattea. Fenomeni simili, razzi a ripetitore gamma morbido, sono associati a magneti all'interno della Via Lattea. È stato suggerito che un'esplosione di raggi gamma nella Via Lattea potrebbe causare un'estinzione di massa sulla Terra. Nessun caso del genere è noto.
Illustrazione dell'artista di un luminoso lampo di raggi gamma che si verifica in una regione a formazione stellare. L'energia dell'esplosione viene irradiata in due stretti getti a direzione opposta.
Storia
I raggi gamma sono stati osservati per la prima volta alla fine degli anni '60 dai satelliti statunitensi Vela, costruiti per rilevare gli impulsi di radiazioni gamma emessi dalle armi nucleari testate nello spazio.
Il 2 luglio 1967, alle 14:19 UTC, i satelliti Vela 4 e Vela 3 hanno rilevato un lampo di radiazione gamma diverso da qualsiasi altra firma nota di armi nucleari. Non sapendo cosa fosse successo, ma non considerando la questione particolarmente urgente, il team del Laboratorio Scientifico di Los Alamos ha archiviato i dati per le indagini.
Analizzando i diversi tempi di arrivo delle esplosioni rilevate da diversi satelliti, il team è stato in grado di determinare stime approssimative per le posizioni del cielo di sedici esplosioni12-16 ed escludere definitivamente un'origine terrestre o solare. La scoperta è stata pubblicata nel 1973.
Posizioni nel cielo di tutti i raggi gamma rilevati durante la missione BATSE. La distribuzione è casuale, senza concentrazione verso il piano della Via Lattea, che corre orizzontalmente attraverso il centro dell'immagine.
Raffiche di raggi gamma lunghe
La maggior parte degli eventi osservati dura più di due secondi ed è classificata come un'esplosione di raggi gamma lunga. Sono stati studiati in modo molto più dettagliato rispetto ai loro omologhi brevi. Quasi tutti i lampi gamma lunghi ben studiati sono stati associati ad una galassia in rapida formazione stellare e, in molti casi, anche ad una supernova a collasso del nucleo. Questo collega i GRB lunghi con la morte di stelle massicce. Le lunghe osservazioni di GRB afterglow ad alto redshift (grandi distanze) suggeriscono anche che i GRB hanno origine in regioni a formazione stellare. Questo perché osservare galassie lontane significa guardare indietro nel tempo alle galassie in una fase precedente.
Energetica
Si ritiene che le esplosioni a raggi gamma siano esplosioni altamente focalizzate, con la maggior parte dell'energia di esplosione in un getto relativistico stretto che viaggia a velocità superiori al 99,995% della velocità della luce.
L'ampiezza angolare approssimativa del getto (cioè il grado di irraggiamento) può essere stimata direttamente osservando le "interruzioni del getto" nelle curve di luce postbagliore: un tempo dopo il quale il postbagliore lentamente decadente comincia a svanire improvvisamente, poiché il getto rallenta e non può più irraggiare la sua radiazione in modo così efficace. Le osservazioni suggeriscono una variazione significativa dell'angolo del getto da 2 a 20 gradi.
Poiché la loro energia è fortemente irradiata (molto stretta), i raggi gamma emessi dalla maggior parte delle esplosioni mancano la Terra e non vengono mai rilevati. Quando un lampo di raggi gamma è puntato verso la Terra, la focalizzazione della sua energia lungo un raggio relativamente stretto fa sì che il lampo appaia molto più luminoso di quanto sarebbe stato se la sua energia fosse stata emessa in modo sferico. Quando si tiene conto di questo effetto, si osserva che i tipici lampi di raggi gamma hanno un rilascio di energia reale di circa 1044 J, o circa 1/2000 di un equivalente di energia di massa solare.
Questo è paragonabile all'energia rilasciata in una supernova luminosa di tipo Ib/c (a volte chiamata "ipernova"). Supernove molto luminose sono state viste nella posizione di alcune delle GRB più vicine.
Domande e risposte
D: Cosa sono i burst di raggi gamma?
R: I Gamma-ray burst (GRB) sono lampi di raggi gamma provenienti da esplosioni estremamente energetiche.
D: Quanto durano in genere i GRB?
R: I GRB possono durare da millisecondi a diversi minuti, anche se un burst tipico dura pochi secondi.
D: Qual è la fonte della maggior parte dei GRB?
R: La maggior parte dei GRB sono uno stretto fascio di radiazioni intense rilasciate durante una supernova, quando un'enorme stella in rapida rotazione collassa per formare un buco nero.
D: Da dove proviene la maggior parte dei GRB osservati?
R: Tutti i GRB osservati provengono dall'esterno della galassia della Via Lattea.
D: Quanta energia rilascia un burst medio?
R: Un burst tipico rilascia in pochi secondi una quantità di energia pari a quella che il Sole rilascia in tutta la sua vita di 10 miliardi di anni.
D: Quanto sono rari gli eventi GRB?
R: Sono molto rari (pochi per galassia ogni milione di anni).
D: I lampi di raggi gamma possono costituire un pericolo all'interno della nostra galassia?
R: È stato suggerito che un'esplosione di raggi gamma nella Via Lattea potrebbe causare un'estinzione di massa sulla Terra, ma non è noto alcun caso del genere.
