Per settimane sono circolate voci secondo cui gli scienziati avevano rilevato onde gravitazionali - minuscole increspature nello spazio e nel tempo - di un nuovo tipo non associato alla collisione di buchi neri. E ora abbiamo ricevuto la conferma finale che abbiamo visto onde simili prodotte dalla violenta collisione di due enormi stelle superdense a 100 milioni di anni luce dalla Terra.
La scoperta è stata fatta il 17 agosto da una rete globale di interferometri avanzati ad onde gravitazionali composta da due rivelatori LIGO negli Stati Uniti e dal loro cugino europeo Virgo in Italia. La scoperta è estremamente importante, non da ultimo perché aiuta a risolvere alcuni dei più grandi misteri dell'astrofisica, inclusa la causa dei bagliori luminosi noti come "lampi di raggi gamma" e forse anche l'origine di elementi pesanti come l'oro.
Avanti - in prima persona: Martin Hendry, professore di astronomia gravitazionale e cosmologia all'Università di Glasgow.
Come membro della collaborazione di ricerca LIGO, sono stato felice non appena ho visto i dati grezzi. Il periodo successivo è stato sicuramente il più intenso e insonne, ma anche emozionante, in due mesi della mia carriera.
L'annuncio arriva poche settimane dopo che tre scienziati hanno ricevuto il premio Nobel per la fisica per il loro importante lavoro che ha portato alla scoperta delle onde gravitazionali, annunciato per la prima volta nel febbraio 2016. Da allora, la rilevazione delle onde gravitazionali dalla collisione di buchi neri si è avvicinata a noi: sono stati registrati altri quattro eventi simili. Ma per quanto ne sappiamo, la collisione dei buchi neri apre solo una finestra sul lato oscuro dell'universo. Non abbiamo potuto catturare la luce di tali eventi con nessuno strumento.
Ma GW170817 - il titolo dell'evento del 17 agosto - ha cambiato tutto. Perché la fonte delle onde questa volta erano due "stelle di neutroni" - resti incredibilmente densi di stelle delle dimensioni di una città, ognuna delle quali pesava più del sole. Queste stelle corrono l'una attorno all'altra a velocità gigantesca, per poi fondersi in una terribile collisione, che abbiamo visto, sbalordendo il tessuto stesso dello spazio e del tempo.
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Risolti enigmi
Quel concerto spaziale è stato solo l'inizio. Gli astronomi sospettano da tempo che la fusione di due stelle di neutroni potrebbe essere un'ouverture per un breve lampo di raggi gamma, un potente lampo di raggi gamma che emettono più energia in una frazione di secondo di quanto non faccia il sole in dieci miliardi di anni. Abbiamo osservato i raggi gamma per decenni, ma non sapevamo cosa li avesse causati.
Tuttavia, solo 1,7 secondi dopo che le onde gravitazionali di GW170817 sono arrivate sulla Terra, il satellite Fermi della NASA ha rilevato un breve lampo di raggi gamma nella stessa regione del cielo. LIGO e Virgo hanno trovato una pistola fumante e il legame tra le collisioni di stelle di neutroni e le brevi raffiche di raggi gamma è stato finalmente stabilito.
Una combinazione di osservazioni di onde gravitazionali e raggi gamma ha permesso di determinare la posizione dell'esplosione cosmica con una precisione fino a 30 gradi quadrati del cielo, o 100 volte più grande della luna piena. Ciò, a sua volta, ha permesso a un'intera batteria di telescopi astronomici, sensibili alla luce dell'intero spettro elettromagnetico, di cercare in questa piccola area di cielo il bagliore residuo dell'esplosione. E l'hanno trovato - nella parte posteriore della galassia piuttosto modesta NGC4993, nella costellazione dell'Idra.
Nei giorni e nelle settimane seguenti, gli astronomi hanno assistito all'agonia, mentre le braci dell'esplosione lampeggiavano e si spengono, fondendosi magnificamente in un'immagine che descrive il cosiddetto "kilon". Nasce quando il materiale ricco di particelle subatomiche - neutroni - dalla fusione originale viene espulso ad alta velocità da un lampo di raggi gamma. Tutto questo viene gettato nello spazio circostante e porta alla produzione di elementi radioattivi pesanti.
Gli elementi instabili decadono quindi in uno stato stabile con emissione di radiazioni. Questo porta al bagliore della kilonova, che abbiamo confermato disegnando una mappa dettagliata. Le nostre osservazioni hanno anche supportato la teoria secondo cui i prodotti finali stabili di queste catene di reazione includono un'abbondanza di metalli preziosi come oro e platino. Mentre sospettavamo che le stelle di neutroni giocassero un ruolo chiave nella creazione di questi elementi nello spazio, questa ipotesi ora sembra molto più convincente. In effetti, la kilonova, che si è formata dai detriti di GW170817, potrebbe produrre oro grande quanto l'intera Terra - 1000 trilioni di tonnellate.
Osservando la kilonova "intima" per la prima volta e vedendo come si inserisce bene nello storyboard astronomico in divenire che è iniziato con la fusione di una stella di neutroni, gli astronomi hanno fatto un enorme salto verso la comprensione di questi brutali eventi cosmici.
L'idea che siamo tutti fatti di polvere di stelle è incredibilmente popolare nella coscienza culturale - ovunque, dai documentari ai testi delle canzoni. Ma il concetto sbalorditivo che l'oro delle nostre fedi nuziali e degli orologi Rolex sia fatto di polvere di stelle di neutroni è ancora più interessante. Ancora più eccitante è l'enorme potenziale che si sta aprendo a nuovi approcci radicali all'esplorazione spaziale.
Lavorando insieme, utilizzando strumenti che non solo funzionano sull'intero spettro della luce, ma sono anche sensibili alle onde gravitazionali e persino ai neutrini, gli astronomi sono pronti ad aprire una finestra completamente nuova sull'universo. Ad esempio, hanno già utilizzato le loro osservazioni per effettuare la prima misurazione congiunta del tasso di espansione dell'universo utilizzando sia le onde gravitazionali che la luce.
Nuovi risultati seguiranno a breve. Con questa esplosione, una nuova ed emozionante era dell'astronomia multiplayer è appena iniziata.
Ilya Khel
