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Un Gamma Ray Burst in testa nella gara della sorgente più lontana

La curiosità del mese di maggio 2009 a cura di Gabriele Ghisellini

Fig. 1 - L’ammasso di galassie Abell 2218. Questo ammasso, che raggruppa centinaia di galassie, funziona come una "lente" per la luce delle sorgenti che gli stanno dietro. Funziona esso stesso da "telescopio", perchè focalizza la luce delle galassie retrostanti, tanto da renderle visibili. Nell’ovale in alto a sinistra c’è la galassia più distante che conosciamo, a redshift di circa 7. La sua luce è partita quando l’Universo aveva circa 750 milioni di anni di età. Crediti: ESA, NASA, J.-P. Kneib (Caltech/Observatoire Midi-Pyrénées) and R. Ellis (Caltech) - STScl-PR04-08 - Versione a più alta risoluzione (610x655 - 1.54 Mb)

La gara è iniziata negli anni ’20, quando si è scoperto che la nostra galassia non era l’unica nell’Universo, ma che ne esistevano molte altre.
Per un po’ i partecipanti alla gara erano solo della categoria "galassie", poi, all’inizio degli anni ’60, si sono aggiunti i partecipanti della categoria "quasar".
Mentre le galassie usano, per farsi vedere, solo la luce prodotta dalle loro stelle, i quasar usano un motore diverso: al loro centro hanno un buco nero grandissimo (tra un milione e un miliardo di masse solari), che attira la materia che passa li’ intorno.
La materia ci cade dentro, ma poco prima viene compressa e riscaldata così tanto da emettere luce.
Nonostante l’accusa di doping (avanzata dalle galassie), la giuria decretava che anche i quasar potevano continuare a gareggiare senza problemi, dato che non usavano nessun trucco: la fisica è la fisica...
I quasar, che nel frattempo erano balzati in testa alla gara, potevano così dormire sonni tranquilli.
E infatti così fecero, ma si adagiarono troppo sugli allori, nella certezza di una vittoria facile.
Non si accorsero che le galassie svilupparono una tecnica nuova per farsi vedere, ai limiti della fantascienza.
Ingaggiarono come coach niente di meno che Einstein, convinte (da lui) che una grande massa può funzionare da lente, e una lente può funzionare da telescopio.
Furono mandati talent scouts in giro per scoprire candidati ideali per fungere da lenti cosmiche.
Alla fine trovarono quello che faceva per loro: gli ammassi di galassie (Fig. 1).
Si fece un contratto, mentre i quasar dormivano.
Le prime prove furono incoraggianti: gli ammassi di galassie funzionavano davvero, anche se distorcevano un poco le immagini delle galassie, che risultavano allungate come in quegli specchi che smagriscono.
Poco male. All’inizio del terzo millennio le galassie tornavano in testa alla gara, tra il tripudio dei loro fan e le proteste (inutili) dei quasar.

Fig. 2 - La figura mostra il redshift (equivalente alla distanza) di molti Gamma Ray Burst, mentre le righe puntinate mostrano il redshift (cioè la distanza) del quasar e della galassia più distante. In alto, invece del redshift, viene mostrata l’età dell'Universo quando la luce da questi oggetti è partita. Quando è scoppiato GRB 090423, l’Universo aveva "appena" 630 milioni di anni. Dato che adesso ne ha 13 miliardi e 700 milioni, si può ben dire che allora era un bambino.... Crediti: Edo Berger (Harvard/CfA) - Versione a più alta risoluzione (500x382 - 189 Kb).

Quasi nessuno si era accorto che dal 1997 si era aggiunta un’altra categoria di partecipanti: i Gamma Ray Bursts.
All’inizio non sembravano poi così pericolosi, come concorrenti.
Ma erano una categoria giovane, ben determinata e assolutamente agguerrita. Usavano tecniche nuove, per farsi scoprire.
Invece di usare luce visibile, usavano raggi X e raggi gamma. E li concentravano tutti in poco tempo, per fare un flash potentissimo.
All'inizio si era tutti così affascinati dai loro lampi da dimenticarsi quasi di guardarli anche dopo, quando finalmente c’era l’emissione in luce visibile e infrarossa, indispensabile per misurare la loro distanza ed essere così ammessi alla gara vera.
Quando lo si fece, la faccia dei giudici era incredula.
Si dicevano: ma come è possibile che una stella sola (non decine di miliardi, come le galassie, e non l’attrazione di buchi neri grandissimi, come i quasar) possa generare quelle incredibili potenze?
"È la fisica, bellezza!", rispondevano gli allenatori dei Gamma Ray Burst.
E lo scorso mese è avvenuto il sorpasso (Fig. 2) .

Fig. 3 - Il Telescopio Nazionale Galileo (TNG) con cui, per primi al mondo, è stata misurata la distanza del GRB 090423 da un gruppi di astronomi del nostro osservatorio.

Chi conduce la gara, adesso, è un Gamma Ray Burst... Si chiama GRB 090423, che sta per 2009, Aprile 23, il giorno della scoperta (Fig. 3 - vedi il comunicato stampa dell’INAF-Istituto Nazionale di Astrofisica).
È la sorgente più lontana che conosciamo, scoppiata quando l’Universo era in fasce: dato che adesso ha 13,7 miliardi di anni, e possiamo dire che è adulto, quando ne aveva solo 630 milioni era un bambino.

Eppure già allora si formavano delle stelle, anzi delle stellone (dalla massa un centinaio di volte il nostro sole).
Stelle così grandi vivono una vita intensa, ma breve. In pochi milioni di anni nascono, vivono e muoiono.
La fine è un fuoco d’artificio doppio: gli strati esterni della stella scoppiano e formano una supernova, mentre il nucleo interno implode e forma un buco nero voracissimo, che attira e mangia in qualche secondo tanta materia quanta ne contiene il nostro Sole, e così facendo diventa il motore più potente che conosciamo: un Gamma Ray Burst, appunto.