Getto di materia supera la velocità della luce

La fusione tra stelle di neutroni crea un fenomeno che fa sembrare che il getto di materia supera di sette volte la velocita della luce
L’illustrazione rappresenta due stelle di neutroni in collisione. Lo scontro tra due densi resti stellari scatena l’energia di 1.000 esplosioni di supernova stellari standard. Dopo la collisione, un getto di radiazione viene espulso quasi alla velocità della luce. Il getto è diretto lungo un raggio stretto confinato da potenti campi magnetici. Credit: Elizabeth Wheatley (STScI)

Quando gli astronomi di tutto il mondo hanno assistito all’epica collisione tra due stelle di neutroni nel 2017, l’evento chiamato GW170817 è stato solo un piccolo assaggio rispetto a quello che avrebbero trovato negli anni successivi. Gli effetti, sia immediati che a lungo termine, di una fusione così massiccia, erano destinati a essere eccitanti, interessanti e molto istruttivi. Infatti oggi gli scienziati hanno affermato una autentica “stupidaggine”. Quando le due stelle di neutroni si scontrano, il getto di materia espulsa, dal nostro punto di vista, supera la velocità della luce di circa sette volte !

Si, l’affermazione è una grossa stupidaggine ed è ovviamente, impossibile, secondo la nostra attuale comprensione della fisica, superare la velocità della luce. In realtà il fenomeno è noto come velocità superluminale, che nonostante il nome è in realtà una semplice illusione, basata sul punto di vista dell’osservatore. Ma una volta che il calcoli sono stati corretti , il getto di materia è ancora risultato tremendamente veloce. “Il nostro risultato indica che il getto si muoveva almeno al 99,97 per cento della velocità della luce quando è stato prodotto e lanciato nello spazio”, afferma l’astronomo Wenbin Lu dell’Università della California.

I dati di Hubble

I dati sul getto sono stati ottenuti dal telescopio spaziale Hubble, che ha effettuato una serie di osservazioni al giorno 8 giorni e poi di nuovo al giorno 159 giorni dopo l’evento. Altri telescopi stavano osservando il fenomeno, incluso il satellite Gaia dell’Agenzia spaziale europea (ESA) e un certo numero di radiotelescopi della National Science Foundation. Mettendo in comune i loro dati, i ricercatori potrebbero costruire un tipo di misurazione chiamata interferometria di base molto lunga (VLBI).

Sulla base di queste osservazioni e mesi di analisi e calcoli, un team guidato dall’astronomo Kunal Mooley del Caltech è stato in grado di identificare e quindi seguire il movimento del getto espulso. “Sono stupito che Hubble possa fornirci una misurazione così precisa. L’osservazione compete con la precisione raggiunta dai potenti radiotelescopi VLBI diffusi in tutto il mondo”, ha affermato Mooley , autore principale dello studio (rif.) in fase di pubblicazione su Nature.

Il movimento superluminale si verifica quando qualcosa viene verso di noi a una velocità sufficientemente elevata, molto prossima alla nostra linea di osservazione. Quando l’oggetto si avvicina, la distanza necessaria alla sua luce per viaggiare verso di noi si riduce. Di solito non dobbiamo tenere conto di questo fenomeno nella nostra vita quotidiana, dove la luce sembra muoversi istantaneamente, rispetto ai nostri movimenti lenti.

Una mano da James Webb

In questo evento cosmico, la materia del getto si muove quasi alla velocità della luce che il getto stesso emette. Si crea quindi l’illusione che la sua luce copra distanze più lunghe di quanto non faccia, muovendosi a una velocità impossibile. Svelare la vera velocità del jet richiede invece dati precisi e migliaia di calcoli. I dati di Hubble hanno mostrato che la velocità superluminale della materia espulsa, era di sette volte quella della luce. I dati VLBI, ottenuti al giorno 75 ed al giorno 230 giorni dopo la fusione, trattati in un precedente articolo scientifico su Nature (rif.), hanno mostrato che il getto di materia ha rallentato e supera la velocità della luce di quattro volte.

Il risultato limita ulteriormente l’angolo con cui stiamo osservando il getto e rafforza il legame tra le fusioni di stelle di neutroni e lampi di raggi gamma di breve durata. Questa connessione richiede un getto relativistico, ed è esattamente ciò che Mooley e i suoi colleghi hanno misurato. “Abbiamo dimostrato in questo lavoro che l’astrometria di precisione con telescopi ottici e infrarossi, sono un mezzo eccellente per misurare i movimenti dei getti generati dalle fusioni di stelle di neutroni” 

“Il James Webb Space Telescope (JWST) dovrebbe essere in grado di eseguire l’astrometria molto meglio di quella del telescopio spaziale Hubble. Grazie all’area di raccolta più ampia e alla dimensione dei pixel più piccola, con la combinazione di astrometria ottica e misurazioni radio VLBI potremmo limitare fortemente gli angoli di visione delle fusioni di stelle di neutroni situate fino a 500 milioni di anni luce” ha aggiunto entusiasta la prima firma dello studio. Ora non ci resta che attendere la prossima fusione tra stelle di neutroni…

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