In alto: (cliccate sull'immagine per ingrandirla) L'immagine della scoperta della controparte ottica del GRB 990123, ripresa con il telescopio Palomar di 1,5m, 3,8 ore dopo il burst. A sinistra vediamo il campo stellare come appariva anni fa prima del lampo gamma. Si ritiene che una debole galassia di magnitudine 21 sia quella che lo "ha ospitato" e che lo ha fatto balzare in primo piano. A destra vediamo la conseguenza dell'esplosione di 18 magnitudine che ha offuscato la debole galassia. Si ringrazia Stephen Odewahn (Caltech-NRAO-CARA GRB Collaboration).

LA SETTIMANA SCORSA gli astronomi sono riusciti nell'impresa che inseguivano da anni: realizzare una ripresa nella luce visibile di un lampo gamma durante il suo svolgimento. L'esplosione è stata così luminosa e potente al punto che potrebbe risultare difficile spiegarla con una qualsiasi teoria oggi nota.

La mattina del 23 gennaio, una rete di piccole fotocamere su una montatura automatica ad alta velocità a Los Alamos, nel New Mexico, ha intercettato una macchia luminosa di 9° magnitudine meno di un minuto dopo che gli strumenti nello spazio avevano rilevato un potente lampo gamma nella stessa direzione. Questo risultato, e gli interessantissimi sviluppi che l'hanno immediatamente seguito, hanno aperto un nuovo capitolo nella lotta in atto da trent'anni per cercare di comprendere questo terrificante fenomeno.

I gamma-ray bursts sono gli eventi più violenti dell'universo. Gli osservatori orbitanti ne hanno registrato più di 2000, appaiono quasi una volta al giorno in punti casuali del cielo e possono durare da una frazione di secondo a qualche minuto. Solo negli ultimi due anni gli astronomi sono riusciti finalmente a catturare la luce estremamente fioca, nell'ottico e nelle radioonde, lasciata da alcuni bursts. Questi bagliori, registrati poche ore o giorni dopo l'esplosione, ne hanno permesso per la prima volta la localizzazione. E sembra che questi fenomeni avvengano in galassie estremamente deboli e remote a miliardi di anni luce (la gamma dei redshift registrati spazia da 0,8 a 3,4). Ciò significa che questi fenomeni hanno una potenza inimmaginabile, sono decine o centinaia di volte più imponenti di una supernova e rilasciano tutta l'energia nel giro di pochi secondi o minuti al contrario delle SN che impiegano settimane o mesi. Sono centinaia le teorie che hanno cercato di spiegare questi fenomeni, quella che gode attualmente del maggior favore spiegherebbe il fenomeno come il collasso di una specie di nucleo di supernova in un buco nero rotante, il tutto in circostanze molto particolari. Un'altra possibilità è quella relativa alla fusione di due stelle di neutroni, o di una stella di neutroni e di un buco nero (consultate il numeno di gennaio di Sky & Telescope a pagina 16).

L'evento del 23 gennaio ha avuto luogo nella parte settentrionale della costellazione del Boote ed è stato denominato GRB 990123 per la data in cui è stato osservato. Ha mostrato due picchi intensi a 25 e 40 secondi dall'inizio dopodiché, nei successivi 50 secondi, ha proseguito con una serie di impulsi meno intensi. L'intensità massima ha raggiunto valori così elevati da farlo figurare al secondo posto nella classifica dei burst più potenti.

A sinistra: La curva di luce del lampo gamma GRB 990123, registrata dallo strumento BATSE a bordo del satellite Compton Gamma Ray Observatory della NASA. I tre intervalli marcati dalla coppia di linee verticali corrispondono ai tempi di esposizione delle tre immagini nel visibile riprese a Los Alamos. Si ringrazia Michael Briggs (NASA/Marshall Space Flight Center). (Cliccate sull'immagine per ingrandirla)

L'evento ha rapidamente fatto il giro della rete mondiale di astronomi che cercano di riprendere nell'ottico e nelle onde radio il seguito di questi fenomeni. Il primo passo ù stato quello di tracciarne la posizione, un lavoro portato avanti dal Gamma Ray Burst Coordinates Network (GCN) presso il Goddard Space Flight Center della NASA nel Maryland. Con una buona stima in mano, Stephen C. Odewahn (Caltech) e colleghi in California sono riusciti a fotografare la giusta regione di cielo con il telescopio di 1,5 m di Monte Palomar, 3,8 ore dopo il rilevamento. Hanno trovato un "transiente ottico" simile ad una stella di 18° magnitudine che coincide quasi sicuramente con la posizione di una galassia di magnitudine 21. La notizia è stata trasmessa, per gli interessati, nel bollettino Internet del GCN (http://gcn.gsfc.nasa.gov/gcn/selected.html), nel quale gli autori fanno notare che si tratta sia del più luminoso seguito di un lampo gamma che della più luminosa "galassia ospite" di un gamma burst tra quelli identificati a tutt'oggi.

Ma eccoci la grande notizia: Carl W. Akerlof (Università del Michigan) e colleghi hanno annunciato di aver ripreso il fenomeno, meno di un minuto dopo la sua rilevazione, risplendere nel cielo notturno con una luminosità 4.000 volte superiore.

La loro rete di fotocamere, denominata Robotic Optical Transient Search Experiment (ROTSE), è entrata in azione un attimo dopo la segnalazione di un intenso lampo gamma della rete del GCN. Lo strumento, costruito assemblando lenti di macchina fotografica da 35 mm e parti provenienti dal mercato dell'astronomia amatoriale, può rilevare qualsiasi oggetto sino alla magnitudine in un campo di 16° quadrati di larghezza. Viene calibrato circa una volta a settimana ma dal momento dell'entrata in funzione, nel marzo 1998, non aveva mai registrato nessuna controparte.

Il ROTSE ha dato inizio all'esposizione di 5 secondi solo dopo che ne erano trascorsi 22 dal rilevamento del GRB 990123. Questa prima ripresa mostra un oggetto di 12° magnitudine. Nella ripresa successiva, realizzata 25 secondi dopo, la sua luminosità è salita alla 9° magnitudine e nei successivi 10 minuti è scesa fino alla 14°.

A sinistra: (Cliccate sull'immagine per ingrandirla). La rete di fotocamere ROTSE-I che, nel corso dell'evento lampo gamma, fotografa automaticamente le prime immagini nel visibile. La piattaforma che sorregge le apparecchiature entra in azione un attimo dopo la rilevazione nello spazio di un lampo gamma. Prima del 23 gennaio, nessun burst aveva mostrato una controparte visibile sufficientemente luminosa da essere registrata da questi strumenti. Si ringrazia Carl Akerlof (Università del Michigan, Los Alamos National Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory).

"Ero meravigliato", racconta Akerlof, "ci aspettavamo al massimo qualcosa di otticamente debole al limite della nostra sensibilità ed invece abbiamo trovato un peso massimo".

"Questo è il Sacro Graal per il quale è stata costruita la rete del GCN", ha commentato Scott D. Barthelmy (NASA/Goddard Space Flight Center), che lo ha sviluppato e messo in funzione.

A sinistra: Le sei immagini riprese dal ROTSE presentano la controparte visibile dell'esplosione di 9° magnitudine poco dopo che la parte più forte del gamma-ray burst era finita. Sono state riprese 22, 48, 73 secondi, 5, 8 ed 11 minuti rispettivamente dopo l'inizio dell'evento. La stella più luminosa (appena sotto the burster) è di magnitudine 11,6. Il campo dei fotogrammi è di 0,4 gradi, e la visuale è specchiata. Si ringrazia Carl Akerlof (Università del Michigan, Los Alamos National Laboratory, Lawrence Livermore National Laboratory). (Cliccate sull'immagine per ingrandirla).

E sono presto arrivate altre sorprese. La notte seguente, gruppi di astronomi hanno utilizzato il telescopio Keck II alle Hawaii ed il Nordic Optical Telescope di 2,6 metri alle Isole Canarie per ottenere spettri indipendenti del transiente ottico, che era sceso alla 20° magnitudine. L'analisi ha posto in evidenza numerose linee di assorbimento con un redshift di 1,60, un valore enorme che implica una distanza di circa 9 miliardi di anni luce.

Questo fatto ha aperto nuove problematiche. Per apparirci così luminoso e potente da così lontano, sufficientemente luminoso da poter essere osservato con un grande binocolo, il lampo avrebbe prodotto più energia (2 x 10 elevato alla 54° erg) di quanto una qualsiasi teoria sarebbe in grado di spiegare. Nella luce visibile raggiunse una luminosità pari a quella di 2 x 10 elevato alla 16° soli, ovvero una magnitudine visuale assoluta di 36,5. Se fosse avvenuta nella nostra galassia alla distanza di 2.000 anni luce, avrebbe illuminato brevmente il nostro cielo con una luminsoità doppia di quella del Sole.

Gli astronomi hanno formulato un'ipotesi che potrebbe risolvere il 'roblema dell'energia in eccesso. Forse, dicono, un lampo gamma non è ugualmente luminoso in tute le direzioni ("isotropico") ma concentra la sua energia in un fascio ristretto. Noi vediamo solo quelli che puntano verso la Terra. Questa ipotesi ridurrebbe l'energia richiesta a livelli più facilmente spiegabili.

La storia ha preso subito nuove pieghe. Esaminando le lastre nella luce rossa della Palomar Sky Survey riprese nel 1994, il gruppo di Odewahn ha scoperto quella che sembra una debole galassia, di magnitudine 21, nella posizione in cui è stato rilevato il transiente ottico. Immediatamente additata come la galassia in cui è avvenuto il burst, subito si poneva un altro problema: essendo di magnitudine era molto più luminosa di quanto avrebbe dovuto essere un oggetto con redshift 1,6.

George Djorgovski (Caltech) e colleghi hanno immediatamente comunicato al GCN un'idea: il burst, dopo tutto, potrebbe non avere avuto luogo nella galassia. Potrebbe essere avvenuto più in lontananza sullo sfondo e la sua immagine essere ingrandita e resa più luminosa dall'effetto del campo gravitazionale della galassia. Una possibile risposta all'apparente problema dell'energia.

Altri astronomi hanno annunciato la scoperta, nelle immagini combinate, di una serie di righe spettrali a reshift 0,29 ed un'altra serie a 0,21. Sembrerebbe quindi che una o forse due galassie si trovino lungo la linea di vista di un burst molto più distante.

Nei giorni seguenti però, con l'ulteriore affievolimento del transiente ottico, la luce della galassia di fondo non è riemersa dal bagliore del transiente. Dopotutto avrebbe dovuto risultare comunque una galassia di magnitudine 21. Sembra invece che gli astronomi siano stati ingannati da un difetto nella lastra della Palomar Sky Survey o forse dal frutto di un'intensificazione del "rumore" nella scansione della lastra stessa. I vari reshift osservati sullo sfondo però proverebbero che c'è qualcosa che si trova direttamente anteposto al burst.

Questo porterebbe ad una entusiasmante possibilità: una lente gravitazionale potrebbe non solo ingrandire un oggetto sul fondo ma anche creare diverse immagini dello stesso. Queste ci arriverebbero separate lungo linee di vista leggermente curve che differirebbero da alcune settimane luce ad alcuni anni di lunghezza e più. In altre parole, potremmo presto assistere nuovamente all'intero burst nel momento in cui un'altra immagine ci raggiungesse.

"Se il GRB 990123 ha subito effetti lente multipli", scrive un team di nove astronomi europei che ha analizzato questa ipotesi, "ci dovremmo aspettare un burst più debole a qualche secondo d'arco dal GRB 990123 entro un tempo quantificabile in alcuni mesi. Inoltre, due o più GRB potrebbero apparire a qualche giorno o settimana di distanza se il GRB 990123 avesse subito quattro volte l'effetto lente".

Potrebbero quindi esserci già arrivate altre immagini del burst? Robert Rutledge e Shrinivas Kulkarni (Caltech) hanno cercato nel catalogo del satellite Compton Gamma-Ray Observatory eventi simili con doppi picchi già avvenuti nella stessa regione di cielo. E ne hanno trovato uno che potrebbe essere assimilabile: il GRB 970627, osservato un anno e mezzo fa. Ma non aveva esattamente la stessa curva di luce del GRB 990123, e lo stesso si può dire per la distribuzione dell'energia. Inoltre, un'attenta analisi della sua posizione ha presto negato ogni possibile connessione con l'evento del gennaio 1999.

La possibilità che si abbia a che fare con un effetto lente gravitazionale resta comunque speculativa. Bradley Schaefer (Yale University) fa notare che la possibilità che un oggetto di redshift 1,6 possa essere amplificato più volte da una lente è minore di 1 su 1.000, dato che getta un pò di acqua fredda sulla concitata discussione. Oltretutto, aggiunge Schaefer, dovremmo far ricorso a special means per mantenere l'energia del burst entro limiti "ragionevoli " quando ancora non sappiamo cosa sono e, quindi, quali limiti dovrebbero avere. E se dobbiamo porre dei limiti per abbassare l'energia del GRB 990123, prosegue, la teoria del fascio è più plausibile di quella della lente.

La possibilità rimane comunque aperta. Una ripresa del Telescopio Spaziale Hubble potrebbe rivelare molto di più. Se fosse vero l'effetto lente, per esempio, le sue riprese ad alta risoluzione potrebbero svelare l'oggetto, o gli oggetti, in primo piano, le immagini multiple del dopo-burst nei suoi vari stadi e, forse, un'immagine distorta della vera galassia ospite. L'analisi di una simile ripresa potrebbero spiegare esattamente cosa sta succedendo e quando potremmo aspettarci la ripetizione del GRB 990123. Il tentativo di un'osservazione di Hubble è previsto per l'otto febbraio e le immagini elaborate potrebbero essere rese pubbliche un paio di giorni dopo.

Nel frattempo, la posizione dove osservare è a 15h 25m 30,5s in ascensione retta e +44º 46' 00" in declinazione. Questo punto, a metà strada dal manico del Grande Carro verso l'asterismo formato dalle stelle epsilon, zeta, eta e pi di Ercole, dopo la mezzanotte si trova in una buona posizione per l'osservazione. Dalla primavera sarà visibile tutta la notte (per gli osservatori alle medie latitudini) e in estate lo sarà alla sera. Gli astrofili che effettueranno ripeture riprese di quest'area per molte ore, usando forse una camera CCD hanno una piccola ma reale possibilità di far parte della storia dell'astronomia.

Qualsiasi osservazione andrebbe riferita all'American Association of Variable Star Observers (AAVSO), che ha allertato i suoi osservatori per iniziare l'osservazione. L'indirizzo di posta elettronica è observations@aavso.org.