Un team internazionale di astronomi ha rilevato un lungo lampo di raggi gamma in un’antica galassia, probabilmente causato dalla fusione di due stelle di neutroni separate, sfidando la comprensione tradizionale delle cause di tali esplosioni. Il team ha utilizzato più telescopi per analizzare l’esplosione del 2019 e, sebbene siano state prese in considerazione altre possibili cause, spera che le osservazioni future chiariranno le origini di questo fenomeno.
Per la prima volta, un team internazionale di astronomi ha osservato un lungo lampo di raggi gamma vicino al centro di un’antica galassia. Questo è speciale perché questi tipi di lampi di raggi gamma di solito si verificano quando le stelle massicce collassano o le stelle di neutroni orbitano l’una intorno all’altra per lungo tempo, e non ci sono stelle di questo tipo al centro di antiche galassie. Il team, guidato da Andrew Levan (Radboud University), ha pubblicato i risultati in astronomia naturale.
Il consenso generale era che lampi di raggi gamma della durata di almeno pochi secondi possono verificarsi solo quando una stella molto pesante collassa in una supernova alla fine della sua vita. Nel 2022, un possibile secondo innesco per lunghi lampi di raggi gamma è stato rivelato quando due stelle massicce, che avevano orbitato l’una intorno all’altra per tutta la vita, alla fine sono diventate stelle di neutroni e si sono scontrate con kilonove. Ora, nell’anno 2023, sembra che lunghi lampi di raggi gamma possano verificarsi in un terzo modo.
“I nostri dati indicano che si tratta di un caso di fusione di due stelle di neutroni separate. Sospettiamo che le stelle di neutroni siano state spinte insieme dalla gravità di molte stelle circostanti al centro della galassia”, afferma il ricercatore capo Andrew Levan (Radboud University ).
Il team di ricercatori ha studiato gli effetti di un lampo di raggi gamma rilevato dal Neil Gehrels Swift Observatory il 19 ottobre 2019. Lo hanno fatto utilizzando il telescopio Gemini South in Cile, il Northern Optical Telescope sull’isola delle Canarie a La Palma e il[{” attribute=””>Hubble Space Telescope.
Their observations show that the burst was caused near the center of an ancient galaxy. This immediately provides two arguments pointing to the merging of two sources.
The first argument is that there are almost no heavy stars in ancient galaxies that could collapse into supernovae, because heavy stars typically occur in young galaxies. In addition, supernovae emit bright optical light, which was not observed in this case.
A second argument is that the center of galaxies are busy places. There are hundreds of thousands of normal stars, white dwarfs, neutron stars, black holes, and dust clouds all orbiting a supermassive black hole. Altogether, this represents over 10 million stars and objects crammed into a space of a few light-years across. “That is an area comparable to the distance between our sun and the next star,” Levan explains. “So the probability of a collision in the center of a galaxy is much higher than, say, at the outskirts, where we are.”
The researchers are still leaving room for alternative explanations. The prolonged gamma-ray burst could also result from the collision of compact objects other than neutron stars, for example, black holes or white dwarfs. In the future, the researchers hope to be able to observe long gamma-ray bursts at the same time as gravitational waves. This would help them to make more definitive statements about the origin of the radiation.
For more on this discovery:
Reference: “A long-duration gamma-ray burst of dynamical origin from the nucleus of an ancient galaxy” by Andrew J. Levan, Daniele B. Malesani, Benjamin P. Gompertz, Anya E. Nugent, Matt Nicholl, Samantha R. Oates, Daniel A. Perley, Jillian Rastinejad, Brian D. Metzger, Steve Schulze, Elizabeth R. Stanway, Anne Inkenhaag, Tayyaba Zafar, J. Feliciano Agüí Fernández, Ashley A. Chrimes, Kornpob Bhirombhakdi, Antonio de Ugarte Postigo, Wen-fai Fong, Andrew S. Fruchter, Giacomo Fragione, Johan P. U. Fynbo, Nicola Gaspari, Kasper E. Heintz, Jens Hjorth, Pall Jakobsson, Peter G. Jonker, Gavin P. Lamb, Ilya Mandel, Soheb Mandhai, Maria E. Ravasio, Jesper Sollerman and Nial R. Tanvir, 22 June 2023, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-023-01998-8
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