Un lampo di raggi gamma piuttosto turbolento

(Immagine presa dal sito Media INAF)

Ormai si sa che quando accade un evento nell'Universo, come un esplosione di una stella, non si possono di certo mandare sonde per studiare l'evento stesso: perché questi ultimi verificano anche a miliardi di anni luce. Ma noi abbiamo usato l'astrofisica proprio per capire il più possible questi fenomeni, grazie anche alla radiazione elettromagnetica che viene emessa proprio durante questi eventi. Ecco che un attenta analisi di una manciata di fotoni diventa fondamentale per capire le proprietà e la storia della sorgente che gli ha prodotti. L'intensità e la variabilità delle lunghezze d'onda, quella che conosciamo come "spettro", si rivela molto utile per scovare le realtà fisiche che sono caratterizzano i vari oggetti con un dettaglio sorprendente.Ma la radiazione luminosa che noi riceviamo può contenere altri "dettagli",come può essere la polarizzazione: che per scovarla richiede tecniche più complesse. Lo studio di queste polarizzazioni ci permette di capire la geometria dell'oggetto preso in studio, le proprietà dello spazio che la luce ha attraversato e i processi fisici che la hanno prodotta. I fenomeni di polarizzazione li ritroviamo anche nella vita quotidiana: la luce riflessa dall'acqua di un lago, ad esempio, è fortemente polarizzata. In questo caso si parla di polarizzazione lineare, ma esistono anche altri tipi di polarizzazione.
Analogie simili le possiamo trovare nei Gamma-Ray Burst o GRB, letteralmente lampi di raggi gamma, ed ai loro afterglow. Questi ultimi sono emissioni luminose che avvengono dopo l'evento principale e che si indeboliscono nel tempo. Lo studio degli afterglow e della sua polarizzazione hanno permesso in passato di identificare il processo fisico di emissione, che viene chiamato radiazione sincrotrone, ed anche la geometria delle sorgenti: che pensiamo che siano dei getti molto potenti che viaggiano a velocità di poco al di sotto della velocità della luce.

Ma esiste ancora un altro tipo di polarizzazione, che è conosciuta con il nome di polarizzazione circolare,  che portano ulteriori dati sulla condizioni fisiche dove la radiazione è prodotta, ovvero nelle più violente esplosioni del cosmo: i GRB. La difficoltà di scovare questo tipo di polarizzazione è la sua debolezza rispetto alla polarizzazione lineare. Per la prima volta un team guidato da Klaas Wiersema, dell'Università di Leicester nel Regno Unito e da Stefano Covino e altri ricercatori dell' INAF, sono riusciti  a trovare uno di questi tipi di polarizzazione in un lampo gamma scoperto nel 24 ottobre 2012 grazie al satellite Swift e grazie all'attenta analisi dell'afterglow da parte di uno strumento montato sul Very Large Telescope dell'ESO. Stefano Covini ci spiega meglio il tutto:

<<Siamo rimasti completamente sorpresi da queste misure. I nostri modelli teorici che spiegano la produzione di radiazione nei lampi di raggi gamma non prevedono infatti che potessero essere osservati livelli di polarizzazione così elevati come quelli che abbiamo riscontrato nella luce di GRB 121024A, anche migliaia di volte più alti di quanto atteso>>.

Ormai si sa che questi lampi di raggi gamma si formano quando degli elettroni vengono fatti accelerare, a velocità prossime a quelle della luce, all'interno di un campo magnetico. Questo faceva pensare che si sarebbe ottenuta una polarizzazione circolare quasi nulla. Ma i recenti studi dimostrano il contrario.

<<Al di là dell’aspetto tecnico certamente di non facile comprensione, queste misure ci mostrano in modo inequivocabile come ci sia necessità di una comprensione più profonda dei processi di accelerazione di particelle. Processi che non solo stanno alla base dei lampi di raggi gamma, ma sono importanti in diverse sorgenti astrofisiche come i resti di supernovae e le pulsar>> conclude Covino.

Nel team che ha condotto lo studio pubblicato nell’articolo “Circular polarization in the optical afterglow of GRB 121024A” sul sito web della rivista Nature hanno partecipato, oltre a Stefano Covino, anche i ricercatori INAF Sergio Campana, Gianpiero Tagliaferri e Susanna Diana Vergani (Osservatorio Astronomico di Brera), Elena Pian (Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica di Bologna e Scuola Normale Superiore di Pisa), Ruben Salvaterra (Istituto di Astrofisica Spaziale e Fisica cosmica di Milano), Sperello di Serego Alighieri (Osservatorio Astrofisico di Arcetri).

Fonte testi e immagini: Media INAF

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