Tre articoli pubblicati sulla rivista “Nature” riportano diversi aspetti dello studio di un lampo gamma catalogato come GRB 190114C che è stato osservato a molte frequenze in quella che viene chiamata osservazione multibanda. Molti scienziati, in particolare quelli della Collaborazione MAGIC, hanno messo assieme osservazioni compiute usando telescopio spaziali e al suolo per studiare il lampo gamma con la maggiore energia mai osservato. Infatti, sono stati rilevati fotoni con un’energia dell’ordine del teraelettronvolt, un livello teorizzato a lungo ma solo ora confermato. Un quarto articolo in pubblicazione sulla rivista “Astronomy and Astrophysics” riporta un’analisi della galassia in cui è avvenuto GRB 190114C.

I lampi gamma (in inglese Gamma-Ray Burst, GRB) sono emissioni estremamente intense di raggi gamma che possono durare anche solo pochi millisecondi ma anche arrivare a molti minuti. Si tratta degli eventi più energetici osservabili dato che il Big Bang non è osservabile perciò per innescarlo ci vogliono eventi estremi.

Il 14 gennaio 2019 i telescopi spaziali Swift e Fermi hanno rilevato un lampo gamma di tale potenza che tutti i satelliti in orbita sensibili ai raggi gamma lo hanno rilevato. Frequenze diverse sono state rilevate da altri telescopi, un’ossservazione multibanda che ha attraversaro lo spettro elettromagnetico arrivando alla rilevazione delle onde radio, dal lato opposto dello spettro rispetto ai raggi gamma, da parte del radiotelescopio MeerKAT.

Tra gli strumenti al suolo che hanno partecipato alle osservazioni del lampo gamma GRB 190114C ci sono i telescopi MAGIC (Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov), che sono in grado di rilevare raggi gamma ad alta energia anche nell’ordine del teraelettronvolt (TeV) e per questo motivo ha permesso di accertare che GRB 190114C raggiungeva quei livelli, teorizzati ma non ancora rilevati.

I telescopi MAGIC hanno osservato fotoni ad altissima energia fino a mezz’ora dopo l’inizio del lampo gamma GRB 190114C. Quello che viene chiamato in gergo afterglow, il bagliore successivo al lampo gamma, si affievolisce nel tempo ma un avviso molto rapido girato ai vari osservatori in giro per il mondo ha permesso di compiere molte osservazioni mirate a tutte le frequenze. Le osservazioni sono state aiutate dal fatto che si è trattato di un lampo gamma lungo, con un’emissione durata più di due secondi, e l’afterglow è stato rilevato ancora dopo dieci ore dal telescopio H.E.S.S. (High Energy Stereoscopic System), un altro strumento in grado di rilevare i raggi gamma.

Tutte queste osservazioni hanno permesso di individuare l’area di spazio dove c’è la fonte di GRB 190114C a una distanza stimata tra circa 5 e 7 miliardi di luce dalla Terra e di avere i dati dell’osservazione multibanda per esaminare i processi in atto. I fotoni a diverse energie sono spesso emessi da regioni diverse nell’area in cui avviene un lampo gamma perciò le informazioni che è possibile ottenere sono diverse. I telescopi MAGIC sono stati fondamentali perché i fotoni alle energie più alte arrivano dalle regioni più vicine alla fonte del lampo gamma.

Le caratteristiche del lampo gamma GRB 190114C suggeriscono che possa essere stato generato dal collasso di una stella massiccia. L’emissione di fotoni a un teraelettronvolt potrebbe essere dovuto al cosiddetto processo di Compton inverso, in cui i fotoni ricevono energia da elettroni che hanno un’energia ancor più elevata che sono stati accelerati dall’esplosione. È comunque possibile che sia coinvolto anche un altro meccanismo per produrre quelle emissioni di fotoni ad alta energia. I fotoni emessi durante l’afterglow, a energia più bassa, sono stati generati dal processo di sincrotrone, dove c’è un’interazione tra elettroni e campi magnetici.

L’energia elevatissima del lampo gamma GRB 190114C e la sua osservazione multibanda hanno offerto importanti informazioni su un evento estremo. Strumenti sempre più avanzati e i miglioramenti nella coordinazione a livello mondiale tra tanti osservatori permetterà ulteriori osservazioni di elevata qualità di futuri lampi gamma per capirne ancora meglio la natura.