Il 9 ottobre 2022, gli osservatori di tutto il mondo rilevarono il lampo di raggi gamma (GRB, "Gamma Ray Burst") più potente mai visto. Formalmente designato come GRB 221009A, venne soprannominato "BOAT" o "Brightest Of All Time". L'evento saturò la maggior parte dei rilevatori di raggi gamma in orbita, impedendo di misurare la parte più intensa dell'esplosione.
Secondo gli scienziati, questo scoppio di energia sarebbe stato originato dall’annichilimento di materia e antimateria.

"Pochi minuti dopo l'eruzione del BOAT, il Gamma-ray Burst Monitor di Fermi ha registrato un insolito picco di energia che ha catturato la nostra attenzione", ha affermato la ricercatrice principale della scoperta Maria Edvige Ravasio della Radboud University di Nimega, nei Paesi Bassi, affiliata all'Osservatorio di Brera, parte dell'INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica) di Merate. "Quando ho visto per la prima volta quel segnale, mi sono venuti i brividi".

I GRB sono le esplosioni più potenti del cosmo ed emettono grandi quantità di raggi gamma, la forma di luce a energia più elevata. Il tipo più comune si verifica quando il nucleo di una stella massiccia esaurisce il carburante, collassa e forma un buco nero in rapida rotazione. La materia che cade nel buco nero alimenta getti di particelle direzionati in modo opposto che attraversano gli strati esterni della stella a una velocità prossima a quella della luce. Rileviamo i GRB quando puntano quasi direttamente verso la Terra.

L'articolo è stato pubblicato sulla rivista Science.


Cosa ha visto Fermi

Quando la materia interagisce con la luce, l'energia può essere assorbita e riemessa in modi caratteristici. Queste interazioni possono illuminare o oscurare particolari colori (o energie) dello spettro, producendo quelle che vengono chiamate righe di emissione o righe di assorbimento. Si tratta di firme rivelatrici per gli scienziati che forniscono molte informazioni, come la chimica coinvolta. A energie più elevate, le caratteristiche spettrali possono svelare specifici processi di particelle, come l'annichilazione di materia e antimateria.

Per il BOAT, è stata rilevata la prima chiara riga di emissione di un GRB.
"Mentre alcuni studi precedenti hanno segnalato possibili prove di caratteristiche di assorbimento ed emissione in altri GRB, un esame successivo ha rivelato che tutte queste potrebbero essere solo fluttuazioni statistiche. Ciò che vediamo nel BOAT è diverso", ha affermato il coautore Om Sharan Salafia presso l'Osservatorio INAF-Brera di Milano. "Abbiamo determinato che le probabilità che questa caratteristica sia solo una fluttuazione di rumore sono inferiori a una possibilità su mezzo miliardo".

Riga di emissione

La riga di emissione in questione appare quasi 5 minuti dopo il rilevamento dell'esplosione e persiste fino all'attenuazione del fenomeno, ben oltre il momento in cui i sensori di Fermi si sono saturati. Si manifesta per almeno 40 secondi e l'emissione raggiunge un picco di energia di circa 12 MeV (milioni di elettronVolt). Per fare un paragone, l'energia della luce visibile varia da 2 a 3 elettronVolt.

Il team pensa che la fonte più probabile per una tale potenza, sia l'annientamento degli elettroni e delle loro controparti di antimateria, i positroni.
"Quando un elettrone e un positrone si scontrano, si annichilano, producendo una coppia di raggi gamma con un'energia di 0,511 MeV", ha affermato il coautore Gor Oganesyan, cercatore al Gran Sasso Science Institute e ai Laboratori nazionali del Gran Sasso dell’Infn a L'Aquila. "Poiché stiamo osservando il getto, dove la materia si muove a una velocità prossima a quella della luce, questa emissione si sposta notevolmente verso il blu e viene spinta verso energie molto più elevate".

Veloce come la luce

Se questa interpretazione è corretta, per produrre una linea di emissione con un picco di 12 MeV, le particelle annichilanti devono essersi mosse verso di noi a circa il 99,9% della velocità della luce.

"Dopo decenni di studio di queste incredibili esplosioni cosmiche, non comprendiamo ancora i dettagli di come funzionano questi getti", ha osservato Elizabeth Hays, scienziata del progetto Fermi presso il Goddard Space Flight Center della NASA. "Trovare indizi come questa straordinaria linea di emissione aiuterà gli scienziati a indagare più a fondo su questo ambiente estremo".