26 aprile 2009: il satellite Swift registra un breve ma potente lampo di raggi gamma (GRB). Subito gli astronomi italiani si attivano e puntano in direzione del segnale il Telescopio Nazionale Galileo alle Canarie e, in seguito, il Large Binocular Telescope in Arizona. Grazie alle loro osservazioni è stato scoperto che la sorgente di questo lampo si trova a circa 11 miliardi di anni luce da noi ed è la più distante finora conosciuta associata ai GRB di tipo “corto”. Questi sono tra gli eventi più enigmatici osservati dagli astronomi e si ritiene siano originati dalla collisione cosmica di due stelle di neutroni. Ma c’è di più. I dati raccolti hanno mostrato una natura assolutamente peculiare per questo evento, che mostra caratteristiche tipiche dei lampi gamma “corti”, ma anche di quelli di maggiore durata, associati all’esplosione di una stella molto massiccia. La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Astronomy & Astrophyics tra gli “highlight” del mese di dicembre.
#LLL# Immagine in banda R del GRB 090426 ottenuta al Telescopio Nazionale Galileo (TNG) con lo strumento DOLORES. L’immagine di sinistra è stata ottenuta dopo circa 12 ore dall’emissione del lampo gamma ed è visibile l’afterglow ottico. L’immagine di destra, ottenuta 15 giorni più tardi mostra come l’afterglow ottico sia ormai scomparso e si intravede la galassia ospite dell’evento.
#LLL# Spettro ottenuto dal TNG con lo strumento DOLORES. Dalle varie righe dovute ai diversi elementi osservati in assorbimento si riesce a ricavare il redshift dell’oggetto pari a z=2.61±0.01
#LLL# Immagine in tricromia ottenuta con lo strumento Large Binocular Camera montanto sul Large Binocular Telescope (LBT) con circa un’ora di esposizione in ogni filtro. Si può osservare la galassia ospite del lampo gamma e la zona in cui il lampo è stato osservato (cerchio verde). Il colore più blu osservabile nella regione coincidente con la posizione del lampo gamma indica una zona in cui sta avvenendo una grande produzione di stelle.
[pagebreak]
La scoperta risale allo scorso 26 aprile, quando il gruppo di astronomi dell’INAF, che da anni si occupa dello studio dei lampi gamma e che appena tre giorni prima aveva osservato l’oggetto più lontano dell’Universo, viene allertato ancora una volta per la rivelazione di un nuovo evento da parte del satellite per lo studio dei lampi di raggi gamma Swift (“il Rondone”), una missione NASA con il contributo della Gran Bretagna e dell'Italia, tramite anche l'Agenzia Spaziale Italiana.
Questo evento, denominato GRB090426, appariva particolarmente interessante fin dalle prime informazioni inviate a Terra dagli strumenti a bordo del satellite. Il lampo di raggi gamma iniziale, scoperto dal telescopio a largo campo BAT di Swift, aveva una durata particolarmente breve: appena 0,3 secondi. Un tempo sufficiente però a permettere al satellite di localizzare con precisione la direzione di provenienza e di puntare i telescopi di bordo (uno sensibile ai raggi X, XRT in parte realizzato dall’INAF-Osservatorio Astronomico di Brera ed uno, UVOT, sensibile alla radiazione ottica e ultravioletta) ed osservare una forte emissione di raggi X e ottica che segue il lampo gamma, nota come “afterglow”. I lampi gamma con durata inferiore ai 2 secondi sono detti “corti” e sono di grande interesse perché, a differenza dei lampi gamma cosiddetti “lunghi”, sono eventi abbastanza rari che si ritiene vengano originati dallo scontro cosmico di due oggetti molto compatti come due stelle di neutroni o una stella di neutroni e un buco nero. Almeno fino a questa osservazione, si aveva inoltre evidenza che avvenissero in galassie più vicine rispetto a quelle a cui vengono tipicamente osservati i lampi gamma lunghi.
Il lampo gamma era avvenuto mentre in Europa era ancora giorno per cui, seppur si fossero resi conto della grande importanza dell’evento, gli astronomi italiani (appartenenti a diversi Istituti dell’INAF e raccolti nella collaborazione CIBO) hanno dovuto attendere che arrivasse la sera per poter finalmente puntare il Telescopio Nazionale Galileo (TNG), situato alle Isole Canarie, verso la regione di cielo in cui era stato identificato il nuovo lampo gamma. Sotto il coordinamento di Angelo Antonelli dell’INAF-Osservatorio Astronomico di Roma sono state quindi acquisite sia delle immagini sia uno spettro dell’afterglow ottico del lampo gamma usando lo spettrografo ottico DOLORES con cui è equipaggiato il telescopio. Attraverso lo spettro ottico, che è peraltro il primo spettro diretto mai ottenuto finora per un lampo gamma breve, si è potuto ricavare il redshift di z=2.61 scoprendo così che si aveva a che fare con il lampo gamma corto più lontano mai visto fino ad ora, distante ben 11 miliardi di anni luce da noi. Lo studio dell’emissione misurata dai telescopi a raggi X a bordo del satellite Swift, svolto dal team che lavora presso il Centro Dati Scientifici dell’ASI a Frascati e presso l’INAF-Osservatorio Astronomico di Brera, ha evidenziato che questa sorgente era ancora più interessante del previsto mostrando delle caratteristiche assolutamente uniche: infatti, se per la durata era sicuramente un lampo gamma breve, l’energia da esso sprigionata lo avvicinava di più ad un lampo gamma lungo.
Per studiare in dettaglio dove il lampo gamma si fosse originato è stato utilizzato lo strumento più grande di cui dispone la comunità astronomica italiana, il Large Binocular Telescope, il grande telescopio binoculare situato in Arizona che utilizza due specchi da 8 metri di diametro accoppiati su un’unica montatura. Grazie alle immagini ottenute con la Large Binocular Camera è stato possibile rivelare la galassia all’interno della quale si è verificato il lampo gamma. Lo studio approfondito di queste immagini ha mostrato che la galassia ospite è in una fase di intensa formazione stellare, e che il lampo gamma era localizzato in una sottostruttura probabilmente più attiva e con maggiore quantitativo di polvere rispetto alla parte centrale. Tali osservazioni hanno confermato la natura assolutamente peculiare di questo evento in cui si rileva la firma sia dello scontro cosmico tra oggetti compatti ma anche dell’esplosione di una stella molto massiccia come nel caso dei lampi gamma lunghi.
La collaborazione CIBO raccoglie ricercatori principalmente, ma non solo, degli istituti dell' INAF:
L.A. Antonelli, V. D'Elia, F. Fiore, S. Piranomonte, L. Stella, V. Testa (INAF-OA Roma), S. Covino, S. Campana, D. Fugazza, G. Tagliaferri (INAF-OA Brera), E. Palazzi, P. Ferrero, E. Maiorano, N. Masetti (INAF-IASF Bologna), G. Chincarini, P. D'Avanzo (Univ. Bicocca- Milano e INAF-OA-Brera), M. Della Valle (INAF-OA Capodimonte), F. Mannucci, (INAF-OA Arcetri), E. Pian (INAF-OA Trieste e Scuola Normale Pisa), C. Guidorzi (Univ. di Ferrara).
Ufficio Stampa INAF: Marco Galliani
L. Angelo Antonelli, INAF-Osservatorio Astronomico di Roma