Trovato il legame mancante tra due dei più potenti fenomeni esplosivi dell’universo

Un gruppo di scienziati dell’Università della California, a Berkeley, ha realizzato una simulazione che prova come alcune delle più potenti esplosioni dell’universo, le ipernove, potrebbero essere responsabili di uno degli eventi più luminosi e, al contempo, misteriosi: i lampi gamma (GRB, o gamma-ray burst). Incredibilmente tutto sarebbe basato sui primi 10 millisecondi successivi al collasso di una stella massiva.

 
La ricerca, pubblicata su Nature, descrive il processo di collasso di una stella in rapida rotazione. Mentre l’evento si sviluppa, per conservazione del momento angolare, essa ruota sempre più velocemente trascinando il proprio campo magnetico e producendo un “effetto dinamo” di intensità milioni di miliardi maggiore rispetto al campo magnetico terrestre.
 
“Una dinamo è ciò che consente di prendere le strutture magnetiche in piccola scala all’interno una stella massiva e convertirle nelle strutture magnetiche via via più grandi necessarie a produrre ipernove e lampi gamma di lunga durata,” ha affermato in una dichiarazione Philipp Mösta, un associato postdoc della Università della California e primo firmatario della ricerca. “Gli scienziati hanno ritenuto che tale processo potesse funzionare. Ora lo possiamo mostrare”.
 
Le ipernove sono supernove (esplosioni stellari) estremamente potenti, ma le cause del loro verificarsi non sono ancora pienamente comprese. La stella interna ad un’ipernova misura circa 1500 chilometri di diametro e collassa fino a formare una stella di neutroni di circa 15 chilometri di diametro, fenomeno noto come il collasso del nucleo.
 
I lampi gamma, allo stesso tempo, sono tra gli eventi più brillanti dell’universo, con emissioni dall’origine sconosciuta che possono durare fino a 100 secondi, mentre le ipernove splendono più intensamente di un fattore dieci rispetto ad una normale supernova.
 
Nello specifico, la simulazione aiuta a spiegare il collegamento mancante tra le ipernove e i lampi gamma. Gli scienziati erano incerti sui meccanismi innescantisi in tali eventi esplosivi e in grado di amplificare fino a un milione di miliardi di volte un campo magnetico intenso quanto quello solare.
 
Questo video, realizzato con un supercomputer, mostra come la rotazione di una stella possa aumentare il suo campo magnetico di intensità pari a milioni di miliardi di volte quella del nostro sole. (UC Brekeley Campus Life)
 
La chiave del fenomeno appare essere una “zona di taglio” collocata tra i 15 e i 35 chilometri dalla stella interna, dove i diversi strati ruotano a velocità differenti creando una forte turbolenza, che fa da motore per l’effetto dinamo e porta a campi magnetici enormemente amplificati. Questi a loro volta possono generare due getti orientati in direzioni opposte e composti di raggi gamma estremamente energetici, ovvero i lampi gamma.
 
In questa simulazione, i 130000 singoli core del Blue Waters supercomputer, presso il National Center for Supercomputing Applications nell’Università dell’Illinois, sono stati utilizzati per modellare la breve frazione di secondo dopo il collasso del nucleo stellare, producendo dei risultati estremamente interessanti.
 
“La svolta consiste nel fatto che il gruppo di ricerca di Philipp inizia da un campo magnetico relativamente debole e mostra la sua evoluzione verso un campo magnetico coerente molto intenso e di grandi dimensioni, del tipo che si assume sia presente quando vengono realizzate simulazioni di lampi gamma”, ha affermato in una dichiarazione Eliot Quataert, un professore di astronomia della UC Berkeley che non era coinvolto nello studio.
 
La simulazione mostra come l’effetto dinamo causi un ciclo di ritorno in grado di creare intensi campi magnetici durante il collasso stellare, producendo così entrambi i fenomeni cosmici. Simulazioni future realizzate dallo stesso gruppo di ricerca cercheranno di modellare oltre i 10 millisecondi dell’evoluzione di una ipernova, in modo da poter ulteriormente comprendere il processo in atto.

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