Scienziati propongono nuova spiegazione per l’impossibile esplosione di raggi gamma
Una nuova scoperta nel campo dell’astrofisica
Gli scienziati dell’Università Northwestern hanno sviluppato delle simulazioni che dimostrano come i **lunghi lampi di raggi gamma**, precedentemente ritenuti esclusivi delle **collassi stellari massicci**, possano verificarsi anche a seguito della fusione di **stelle di neutroni**. Questa scoperta fornisce una comprensione più profonda della fisica dei **buchi neri** e mette in discussione le teorie astrofisiche esistenti.
• Una nuova scoperta nel campo dell’astrofisica
• Simulazione di un evento cosmico
• Implicazioni per la comprensione dei buchi neri
• Simulare l’intero processo di fusione
• La sorpresa delle proprietà del disco
Simulazione di un evento cosmico
Nel 2022, i ricercatori hanno presentato dati osservativi che indicavano come i lunghi lampi di raggi gamma potessero originarsi dalla collisione di una stella di neutroni con un altro corpo celeste denso, come un’altra stella di neutroni o un buco nero. Questo fenomeno era precedentemente considerato impossibile. Ora, un altro team della Northwestern offre una possibile spiegazione per ciò che ha generato l’incredibile e luminosissimo scoppio di luce.
Dopo aver sviluppato la prima simulazione numerica che segue l’evoluzione di un getto in una fusione di buco nero-stella di neutroni fino a grandi distanze, gli astrofisici hanno scoperto che il buco nero post-fusione può lanciare getti di materiale dalla stella di neutroni inghiottita. Tuttavia, gli ingredienti chiave sono la massa del vortice violento di gas (o disco di accrescimento) che circonda il buco nero e la forza del campo magnetico del disco. Nei dischi massicci, quando il campo magnetico è forte, il buco nero lancia un getto di breve durata che è molto più luminoso di qualsiasi cosa mai osservata. Quando il disco massiccio ha un campo magnetico più debole, invece, il buco nero lancia un getto con la stessa luminosità e durata lunga come il misterioso GRB (denominato GRB211211A) avvistato nel 2021 e segnalato nel 2022.
Implicazioni per la comprensione dei buchi neri
Non solo la nuova scoperta aiuta a spiegare l’origine dei lunghi GRB, ma offre anche intuizioni sulla natura e la fisica dei buchi neri, dei loro campi magnetici e dei dischi di accrescimento.
Simulare l’intero processo di fusione
Per rivelare ulteriormente cosa accade durante gli eventi di fusione compatta, Gottlieb, Issa e i loro collaboratori hanno cercato di simulare l’intero processo, dalla fase pre-fusione fino alla fine dell’evento GRB, quando i getti che producono il GRB si spengono. Poiché si tratta di un’impresa incredibilmente costosa in termini di calcolo, l’intero scenario non era mai stato modellato prima. Gottlieb e Issa hanno superato questa sfida dividendo lo scenario in due simulazioni.
Prima, i ricercatori hanno eseguito una simulazione della fase pre-fusione. Poi, hanno preso l’output della prima simulazione e lo hanno inserito nella simulazione post-fusione.
La sorpresa delle proprietà del disco
Una sorpresa è emersa quando i ricercatori hanno regolato la forza del campo magnetico del disco massiccio. Mentre un campo magnetico forte ha prodotto un GRB breve e incredibilmente luminoso, un campo magnetico debole ha generato un getto che corrispondeva alle osservazioni dei lunghi GRB.
Prossimi passi: i neutrini
Ora che Gottlieb e Issa hanno modellato con successo e in modo completo l’intera sequenza della fusione, sono entusiasti di continuare ad aggiornare e migliorare i loro modelli. Il loro obiettivo è quello di fornire un quadro più completo e accurato delle fusioni di stelle di neutroni, incorporando il raffreddamento dei neutrini, un componente vitale che potrebbe influenzare significativamente la dinamica del processo di fusione.