Premiato, insieme ai coautori della ricerca, per avere risolto “un puzzle astrofisico pluridecennale”, come spiegato dagli organizzatori del riconoscimento. Bruno Giacomazzo, professore associato di Astrofisica presso il dipartimento di Fisica del nostro ateneo, ha ricevuto a Palazzo Lancellotti (Roma) il Premio Aspen 2022 per la collaborazione e la ricerca scientifica tra Italia e Stati Uniti, promosso da Aspen Institute Italia, grazie allo studio “Osservazioni di segnali radio, ottici ed a raggi X rivelano la presenza di un getto relativistico collimato tra il materiale espulso dall'evento di fusione di stelle di neutroni GW170817”, condotto insieme a colleghi di istituzioni italiane e americane. (DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.120.241103)
Professore, gli organizzatori descrivono la vostra ricerca come la “soluzione di un puzzle astrofisico pluridecennale”. Cosa significa?
Partiamo dal “puzzle”. Nel 1967 furono osservate per la prima volta sorgenti astrofisiche di radiazioni elettromagnetiche nei raggi gamma, che vennero chiamate, in inglese, “Gamma Ray Burst”, i cosiddetti lampi gamma. Sono stati proposti diversi modelli teorici sulla relativa origine, in particolare per quelli di durata più breve. Tra questi, una delle ipotesi più accreditate lega l’emissione di questi lampi di raggi gamma brevi a collisioni di stelle di neutroni. Il 17 agosto del 2017 i rivelatori Virgo (in Italia) e LIGO (negli Stati Uniti) hanno osservato per la prima volta le onde gravitazionali prodotte dalla fusione di due stelle di neutroni, avvenuta in una galassia lontana 130 milioni di anni luce. L’evento cataclismatico è stato osservato dai satelliti in più bande di frequenza dello spettro elettromagnetico, compreso un lampo di raggi gamma breve: si è trattato della prima associazione diretta tra la collisione delle stelle di neutroni e questo tipo di emissione. Ma l’energia emessa era diversa da quella riscontrata in precedenti osservazioni: appariva più debole e l’emissione in raggi X, che tipicamente accompagna questi eventi, non era stata visibile subito ma solo dopo nove giorni, con una luminosità che tendeva ad aumentare nelle settimane successive e non a diminuire. Ci si è chiesti se si trattasse effettivamente di un lampo gamma o di un altro tipo di emissione, generata dalla fusione”.
La vostra “soluzione”?
Confrontando le osservazioni elettromagnetiche raccolte entro i primi mesi dalla collisione con avanzate simulazioni al computer, la nostra ricerca ha mostrato la compatibilità dei dati con l’ipotesi di un getto di energia collimato analogo ad ogni altro lampo di raggi gamma. Il nostro lavoro, pubblicato nel 2018, ha dimostrato che questa era effettivamente la tipica emissione di lampo dei raggi gamma con la differenza che invece di guardare la sorgente, per così dire, dritta negli occhi, la si era osservata di sbieco. È come il fascio luminoso di una torcia: se la guardi di lato vedi la luce in un modo, se la guardi direttamente nella sorgente, in un altro. Nel caso dei raggi gamma, le nostre simulazioni ci dicevano che la luminosità ridotta era dovuta all’angolo di visione fuori asse: non lo stavamo osservando lungo la direzione di propagazione, ma da una angolazione diversa. Invece, l’aumento successivo alla fusione era derivato da diverse parti del getto visualizzate in momenti diversi. Questi risultati confermavano che le collisioni di stelle di neutroni potessero essere l’origine dei lampi di raggi gamma brevi. Il nostro modello, a livello teorico, ha poi trovato conferma in successive osservazioni, mettendo fine a decenni di dubbi circa l’origine di queste esplosioni di energia tra le più luminose dell’universo.
Quali gli sviluppi per la vostra ricerca?
Questo premio ci rende orgogliosi e ci sprona ad andare avanti. In un articolo successivo abbiamo raffinato il modello. Ora cerchiamo di trovare la correlazione tra quanto viene osservato nello spettro elettromagnetico e le proprietà (massa, raggio, composizione interna) delle stelle di neutroni che collidono. Questo tipo di lavori necessita di grandi risorse di calcolo ed è importante che Milano-Bicocca faccia parte del Centro nazionale di ricerca in High performance computing (HPC), proposto dall’Istituto nazionale di fisica nucleare (INFN) e finanziato dal PNRR.
