Un lampo gamma… fatto in casa

Per la prima volta, un gruppo di scienziati è riuscito a riprodurre in laboratorio un mini Gamma Ray Burst, le esplosioni di raggi gamma, intensi fenomeni che rappresentano gli eventi più luminosi ed energetici dell'Universo e che durano da qualche secondo a pochi minuti. La creazione di una versione in piccolo di un GRB apre la strada a un nuovo modo di studiare le loro proprietà, finora poco conosciute, e quelle dei buchi neri.
Stefano Pisani, 09 Febbraio 2018
Micron
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Giornalista Scientifico

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Un lampo intenso, lontano, nello spazio profondo, che può durare pochi millisecondi eppure è il fenomeno più energetico dell’Universo conosciuto. Stiamo parlando dei “lampi gamma” (in inglese, Gamma Ray Burst, GRB), potenti emissioni di raggi gamma che si verificano in galassie esterne alla Via Lattea. La prima volta che ne è stato osservato uno era il 1967: il gruppo di satelliti statunitensi “Vela”, in orbita per scoprire eventuali raggi gamma prodotti da armi nucleari sovietiche, videro invece delle esplosioni nello spazio profondo, originate da sorgenti sconosciute. Erano i lampi gamma che, tra l’altro, non sono osservabili dalla Terra perché schermati dall’atmosfera. La scoperta avvenuta in piena Guerra Fredda venne tenuta segreta fino al 1973, quando era ormai appurato che non si trattava di dati di interesse militare: da allora, gli scienziati stanno cercando di acquisire sempre più informazioni su questi imponenti e affascinanti fenomeni spaziali dei quali ancora non si conosce con esattezza la causa.
Una delle ipotesi più in voga è che i lampi gamma siano prodotti durante l’emissione di getti di particelle rilasciati da massicci oggetti astrofisici, come i buchi neri. La conferma di questa teoria renderebbe allora i GRB estremamente interessanti, perché il loro studio dettagliato potrebbe svelare alcune proprietà chiave dei buchi neri da cui provengono.
Purtroppo è però un po’ complicato studiare i GRB, dato che non solo durano molto poco e sono del tutto casuali, ma si originano in galassie a volte distanti anche miliardi di anni luce dalla Terra: studiarli è un po’ come tentare di capire com’è fatta una candela potendo solo intravedere la luce di qualche candela accesa per caso di tanto in tanto a migliaia di chilometri da te.
La ricerca pubblicata di recente sulla rivista Physical Review Letters potrebbe tuttavia aggiungere un tassello importante alla conoscenza dei GRB.
Gli scienziati ritengono che i lampi gamma che sarebbero rilasciati da questi buchi neri siano composti di elettroni e di positroni (la controparte dell’elettrone nell’antimateria) e, di recente, è stato suggerito che il modo migliore per capire come vengono prodotte queste emissioni sarebbe tentare di riprodurre in laboratorio, su scala ridotta, una piccola fonte di questi fasci di elettroni-positroni, osservando poi come si evolvono spontaneamente.
I ricercatori della Queen’s University di Belfast sono appunto riusciti a creare la prima replica su scala ridotta di un lampo gamma. Come? Utilizzando uno dei laser più potenti della Terra, il laser Gemini, ospitato presso il Rutherford Appleton Laboratory nel Regno Unito. Per capire quanto sia potente il laser Gemini, basti sapere che un suo fascio, dello spessore di un capello umano, concentra in sé tutta l’energia del Sole. Dirigendo il fascio di Gemini su un opportuno obiettivo, gli scienziati sono riusciti a creare copie ultra-veloci e dense di questi getti astrofisici e a filmare il loro comportamento (nonostante la grande velocità). Si è trattato di un ridimensionamento incredibile: stiamo infatti parlando di un lampo che si estende per migliaia di anni luce che è stato ridotto fino a una lunghezza lillipuziana, di appena pochi millimetri.
Senza entrare nello specifico tecnico, l’esperimento ha permesso di confermare che i modelli attualmente concepiti dagli scienziati per comprendere i lampi gamma sono sulla strada giusta; in particolare, pare che si producano spontaneamente dei campi magnetici attorno ai quali ruotano gli elettroni e i positroni ed è proprio questa rotazione a dar luogo all’emissione di raggi gamma.
Anche se si tratta di fenomeni che avvengono a milioni di anni luce dalla Terra (a volte miliardi di anni luce, come il GRB 090423, localizzato a 13,03 miliardi di anni luce dalla Terra) capire a fondo un evento come il lampo gamma potrà aiutarci a conoscere meglio i buchi neri e, quindi, a saperne di più sulla nascita del nostro Universo e sulla sua futura evoluzione. Inoltre, c’è un motivo anche un po’ meno immediato per cui vale la pena studiarli: saper riconoscere un lampo gamma con sicurezza, consentirà infatti ai programmi che sono alla ricerca di segnali di intelligenza aliena, come SETI (Search for Extra-Terrestrial Intelligence), di non confondere emissioni naturali di questo genere con tentativi da parte di extra-terrestri di contattarci. E, questo, è un passo avanti molto importante nella ricerca delle civiltà aliene

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