Una emissione dalla fotosfera dei getti dei GRB lunghi
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Una serie di simulazioni mostra come i fotoni di alta energia provenienti dai fenomeni di Gamma Ray Burst lunghi abbiano origine dalla fotosfera dei getti relativistici


Fonte Nature Communications - "The photospheric origin of the Yonetoku relation in gamma-ray bursts" - Hirotaka Ito et al.


Raffigurazione di morte stellare. Crediti Common
Raffigurazione di morte stellare. Crediti Common

Gli scienziati del RIKEN Cluster for Pioneering Research hanno mostrato tramite simulazioni come i fotoni emessi dai GRB (Gamma Ray Burst) lunghi, tra gli eventi più energetici dell'universo, abbiano origine dalla fotosfera , la regione visibile dei getti relativistici emessi dalle stelle in esplosione.

I GRB sono fenomeni elettromagnetici in grado di rilasciare una quantità enorme di energia in un secondo circa, tanta energia quanta il Sole ne emette in tutti i dieci miliardi di anni della propria vita. Scoperti nel 1967, il meccanismo che li alimenta è rimasto a lungo un mistero prima che decenni di studi rivelassero come la tipologia dei GRB lunghi avesse origine dai getti relativistici espulsi durante la morte delle stelle massive. Origine nota, ma meccanismo ancora poco conosciuto.

La ricerca pubblicata su Nature Communications ha inizio da una scoperta nota come "Yonetoku relation" esistente tra il picco energetico e il picco di luminosità dei GRB. Si tratta del migliore strumento diagnostico a oggi per spiegare l'emissione di un GRB. Incidentalmente, la relazione implica anche che i GRB lunghi potrebbero essere utilizzati come candele standard nella misurazione delle distanze, superando i limiti segnati dalle supernovae Ia.

Tramite le simulazioni portate avanti, il gruppo ha posto il focus sull'emissione fotosferica: questo modello postula come i fotoni visibili sulla Terra siano emessi dalla fotosfera dei getti relativistici. Quando i getti si espandono, diventa più semplice per i fotoni fuggire via visto che ci sono meno oggetti disponibili a deviare la luce. La densità critica per la fuga dei fotoni varia quindi lungo il getto. 

Per verificare la validità del modello il team ha tenuto conto delle dinamiche globali dei getti e il trasferimento di energia. Tramite una combinazione di tre simulazioni idrodinamiche relativistiche e i calcoli sul trasferimento di radiazione, gli scienziati sono stati in grado di determinare che - almeno per i GRB lunghi - il modello funziona davvero. La relazione Yonetoku potrebbe essere riprodotta come naturale conseguenza delle interazioni dei getti stellari.