Impatto di un’esplosione stellare sulla Terra: collegamenti con le estinzioni di massa?
Impatto di un’esplosione stellare sulla Terra: collegamenti con le estinzioni di massa?Il telescopio spaziale Integral dell’ESA ha rilevato un’esplosione di raggi gamma senza precedenti proveniente da una stella distante, causando significative perturbazioni nell’ionosfera terrestre. Questo evento, il più luminoso e potente mai registrato, ha spinto i ricercatori a indagare il suo possibile legame con le estinzioni di massa storiche sulla Terra.
La scoperta dell’esplosione di raggi gamma più luminosa
Il 9 ottobre 2022, alle 14:21 BST / 15:21 CEST, un’esplosione di raggi gamma estremamente luminosa e duratura è stata rilevata da molti dei satelliti ad alta energia in orbita vicino alla Terra, tra cui la missione Integral dell’ESA. L’esplosione ha causato una significativa perturbazione nell’ionosfera del nostro pianeta, un fenomeno solitamente associato a eventi di particelle energetiche sul Sole, ma questa volta è stata il risultato di una stella in esplosione a quasi due miliardi di anni luce di distanza. Analizzare gli effetti dell’esplosione potrebbe fornire informazioni sulle estinzioni di massa nella storia della Terra.
Il Laboratorio Internazionale di Astrofisica dei Raggi Gamma
Il Laboratorio Internazionale di Astrofisica dei Raggi Gamma (Integral) è stato lanciato dall’ESA nel 2002 e da allora rileva quasi ogni giorno esplosioni di raggi gamma. Tuttavia, l’esplosione denominata GRB 221009A è stata tutt’altro che ordinaria. “Probabilmente è stata l’esplosione di raggi gamma più luminosa che abbiamo mai rilevato”, afferma Mirko Piersanti, dell’Università dell’Aquila, Italia, autore principale del team che ha pubblicato questi risultati.
Comprendere le esplosioni di raggi gamma
Le esplosioni di raggi gamma erano una volta eventi misteriosi, ma ora sono riconosciute come l’emissione di energia da stelle in esplosione chiamate supernovae, o dalla collisione di due stelle di neutroni superdense. “Misuriamo le esplosioni di raggi gamma dagli anni ’60 e questa è la più forte mai misurata”, afferma il coautore Pietro Ubertini, dell’Istituto Nazionale di Astrofisica, Roma, Italia, e il ricercatore principale per lo strumento IBIS di Integral. Così forte, infatti, che il suo rivale più vicino nei record è dieci volte più debole. Statisticamente, un’esplosione di raggi gamma come GRB 221009A arriva sulla Terra solo una volta ogni 10.000 anni.
Impatto sull’ionosfera terrestre
Durante gli 800 secondi in cui i raggi gamma hanno avuto impatto, l’esplosione ha fornito energia sufficiente per attivare i rilevatori di fulmini in India. Strumenti in Germania hanno rilevato segni che l’ionosfera terrestre è stata disturbata per diverse ore dall’esplosione. Questa enorme quantità di energia ha dato al team l’idea di cercare gli effetti dell’esplosione sull’ionosfera terrestre.
La ionosfera terrestre
L’ionosfera è lo strato dell’atmosfera superiore della Terra che contiene gas carichi elettricamente chiamati plasma. Si estende da circa 50 km a 950 km di altitudine. I ricercatori si riferiscono ad essa come ionosfera superiore sopra i 350 km, e ionosfera inferiore al di sotto di quella. L’ionosfera è così tenue che le navicelle spaziali possono mantenere orbite nella maggior parte dell’ionosfera.
Prima osservazione di una perturbazione dell’ionosfera superiore
Uno di questi veicoli spaziali è il Satellite Sismoelettromagnetico Cinese (CSES), noto anche come Zhangheng, una missione spaziale cinese-italiana. È stato lanciato nel 2018 e monitora la parte superiore dell’ionosfera per cambiamenti nel suo comportamento elettromagnetico. La sua missione principale è studiare possibili collegamenti tra cambiamenti nell’ionosfera e l’occorrenza di eventi sismici come terremoti, ma può anche studiare l’impatto dell’attività solare sull’ionosfera.
Sia Mirko che Pietro fanno parte del team scientifico del CSES e si sono resi conto che se l’esplosione avesse creato una perturbazione, il CSES avrebbe dovuto vederla. Ma non potevano essere sicuri. “Avevamo cercato questo effetto da altre esplosioni in passato ma non avevamo visto nulla”, dice Pietro.
In passato, le esplosioni di raggi gamma sono state viste influenzare l’ionosfera inferiore durante la notte, quando l’influenza solare è rimossa, ma mai nella parte superiore. Questo aveva portato a credere che quando raggiungeva la Terra, l’esplosione di un’esplosione di raggi gamma non era più abbastanza potente da produrre una variazione nella conducibilità ionosferica che portava a una variazione del campo elettrico.
Questa volta, tuttavia, quando gli scienziati hanno guardato, la loro fortuna è stata diversa. L’effetto era evidente e forte. Per la prima volta, hanno visto una perturbazione intensa sotto forma di una forte variazione del campo elettrico nella ionosfera superiore. “È incredibile. Possiamo vedere cose che stanno accadendo nello spazio profondo ma che stanno anche influenzando la Terra”, afferma Erik Kuulkers, scienziato del progetto ESA.
Implicazioni per la Terra
Questa particolare esplosione di raggi gamma ha avuto luogo in una galassia a quasi 2 miliardi di anni luce di distanza – quindi due miliardi di anni fa – eppure aveva ancora abbastanza energia per influenzare la Terra. Mentre il Sole è tipicamente la principale fonte di radiazioni abbastanza robuste da influenzare l’ionosfera terrestre, questa esplosione di raggi gamma ha attivato strumenti generalmente riservati allo studio delle immense esplosioni nell’atmosfera del Sole note come flare solari. ”In particolare, questa perturbazione ha interessato i livelli più bassi dell’ionosfera terrestre, situati a poche decine di chilometri sopra la superficie del nostro pianeta, lasciando un’impronta paragonabile a quella di un importante flare solare”, afferma Laura Hayes, ricercatrice e fisica solare presso l’ESA.
Questa impronta si è manifestata sotto forma di un aumento dell’ionizzazione nell’ionosfera inferiore. È stato rilevato in segnali radio a bassissima frequenza che rimbalzano tra il terreno e l’ionosfera inferiore della Terra. “Essenzialmente, possiamo dire che l’ionosfera ‘si è spostata’ a quote più basse, e abbiamo rilevato questo nel modo in cui le onde radio rimbalzano lungo l’ionosfera”, spiega Laura, che ha pubblicato questi risultati nel 2022.
Rafforza l’idea che una supernova nella nostra galassia potrebbe avere conseguenze molto più gravi. “C’è stato un grande dibattito sulle possibili conseguenze di un’esplosione di raggi gamma nella nostra galassia”, afferma Mirko.
Nel caso peggiore, l’esplosione non solo influenzerebbe l’ionosfera, potrebbe anche danneggiare lo strato di ozono, permettendo alla pericolosa radiazione ultravioletta del Sole di raggiungere la superficie della Terra. Tale effetto è stato ipotizzato come possibile causa di alcuni degli eventi di estinzione di massa noti per aver avuto luogo sulla Terra in passato. Ma per indagare l’idea, avremo bisogno di molti più dati.
Ora che sanno esattamente cosa cercare, il team ha già iniziato a guardare indietro nei dati raccolti dal CSES e a correlarli con le altre esplosioni di raggi gamma viste da Integral. E mentre possono tornare indietro solo fino al 2018, quando è stato lanciato il CSES, è già stata pianificata una missione di follow-up, garantendo che questa affascinante nuova finestra sul modo in cui la Terra interagisce con l’Universo molto distante rimarrà ora aperta.