registrate da più di un satellite. Questapiccola collezione di curve di luce rap-presenta la quasi totalità del nostrocomplesso di conoscenze a propositodelle sorgenti di impulsi gamma.

Per quanto scarsi questi dati possanosembrare, esistono sistemi per ricavareinformazioni utili anche dalle curve di

luce. Confrontando, per esempio, le in-tensità delle curve e i momenti in cuisono state registrate dai rivelatori su sa-telliti diversi, è possibile determinare laposizione di un impulso nel cielo con unacerta precisione. Inoltre è possibile, pa-ragonando le curve di luce relative a li-velli di energia diversi per uno stesso

impulso, determinare lo spettro di que-st'ultimo, cioè l'intensità relativa dellediverse energie di radiazione da cui essoè costituito.

Il profilo dello spettro di una sorgentepuò spesso fornire informazioni sullasua natura, ad esempio sulla temperatu-ra o sulle dimensioni. Molti ricercatori

La penuria di dati capaci di fornire una prova definitiva ha causato unavera proliferazione di modelli delle sorgenti di impulsi gamma. I piùprobabili, quattro dei quali sono qui raffigurati, si basano su stelle dineutroni. In a parte della materia di una compagna relativamentepoco luminosa (in rosso) si raccoglie in un disco centrato sulla stelladi neutroni, per venire poi attirata lungo le linee di forza del suocampo magnetico (in verde) verso il polo magnetico. Accumulandosisul polo, si comprime e si riscalda fino a esplodere emettendo raggigamma. In b la stella subisce un «nucleomoto» che si propaga fino allasuperficie dove le onde d'urto producono i raggi gamma. Il modello c

attribuisce gli impulsi a irregolarità nel campo magnetico della stella:alcune linee molto irregolari possono diventare instabili formando unanello chiuso sopra la superficie della stella, che inizia a restringersi.Alla fine l'anello scompare e la notevole quantità di energia checostituiva la porzione irregolare del campo si libera in forma diradiazione elettromagnetica, parte della quale sarà fatta di raggi gam-ma. Gli impulsi potrebbero derivare anche dall'impatto di una cometao di un asteroide (d) sulla superficie di una stella di neutroni (traiet-toria in bianco). Data l'intensità del suo campo gravitazionale lacollisione avrebbe un'energia sufficiente a produrre raggi gamma.

C

Sorgenti di impulsi gammaLa carenza di dati osservativi ha finora impedito di determinare la causadegli intensi lampi di radiazione ad alta energia che compaiono nel cieloin luoghi e tempi imprevedibili, ma non di proporne modelli plausibili

C

irca una volta al giorno da unazona completamente impreve-dibile del cielo si sprigiona un

impulso (burst) di radiazione gammamolto intensa. Gli impulsi hanno duratecaratteristiche comprese tra uno e 10secondi, anche se alcuni le hanno avutedi soli 0,01 secondi e altri addirittura di80 secondi. In questo arco di tempo l'in-tensità dell'impulso raggiunge la sogliadi visibilità, oscilla casualmente e poidiminuisce di nuovo fin sotto la soglia.Tranne poche eccezioni non sono statiosservati più impulsi provenienti daun'unica, esattamente identica, direzio-ne e nessun impulso è stato identificatocon sicurezza con un oggetto già noto.

Quando si trovano al massimo, questiimpulsi costituiscono le emissioni di rag-gi gamma di gran lunga più intense delcielo. In effetti, accettando alcune ipote-si ragionevoli riguardo alla distanza dacui provengono, sembra che le loro sor-genti sviluppino una potenza per unità divolume superiore a quella di qualsiasialtro oggetto dell'universo conosciuto:secondo una valutazione producono inun secondo tanta energia quanta neemette il Sole in una settimana.

Nonostante l'enorme quantità dienergia liberata in ciascuna emissione,però, su queste sorgenti si posseggonopoche informazioni. Gli impulsi infattisono imprevedibili e cadono in una re-gione dello spettro estremamente diffici-le da studiare con precisione. La scarsitàdi dati osservativi lascia spazio a nume-rose proposte di modelli: fino a oggi nesono state avanzate quasi 40, alcune del-le quali anche esotiche come quelle deibuchi neri in esplosione, dei granelli dipolvere ultrarelativistici e della fissionedi elementi superpesanti. Si rimane per-plessi nel constatare che quasi tutti que-sti modelli sono compatibili con i risulta-ti attuali dell'osservazione.

Anche con le poche informazioni di-sponibili, però, negli ultimi tempi gliastronomi hanno cominciato a procede-re verso il raggiungimento di un accordo

di Bradley E. Schaefer

su quelle che devono essere le caratteri-stiche generali di una sorgente di impulsigamma. Inoltre, sono in corso di realiz-zazione alcuni strumenti che forse risol-veranno molti dei problemi più impor-tanti sulle proprietà degli impulsi: nelprossimo futuro sarà forse possibile de-terminare esattamente la causa di unimpulso gamma, ponendo così fine alfervore di ipotesi iniziato a partire dallascoperta di questi fenomeni misteriosi,oltre dieci anni fa.

T ,e sorgenti di impulsi gamma sono state osservate per la prima volta daun gruppo di satelliti Vela del Depart-ment of Defense degli Stati Uniti. Pro-gettati per controllare il rispetto da partedei sovietici di un trattato che bandiscegli esperimenti nucleari nello spazio,questi satelliti erano dotati di rivelatoriper registrare l'improvviso lampo di ra-diazione gamma che accompagna ogniesplosione nucleare. Dopo il rilevamen-to di diversi lampi fu chiaro che non sitrattava di esperimenti atomici, ma diuna classe completamente nuova di og-getti astronomici precedentemente sco-nosciuti. La scoperta delle sorgenti diimpulsi gamma fu presto confermata daThomas L. Cline e Upendra D. Desaidel Goddard Space Flight Center dellaNational Aeronautics and Space Admi-nistration. Poco dopo vari altri gruppiriuscirono a rintracciare impulsi gammanei dati relativi a esperimenti preceden-ti, progettati per altri scopi.

Verso la fine degli anni settanta haavuto inizio una seconda generazione diesperimenti (si veda l'articolo Impulsicosmici di raggi gamma di Ian B. Stronge Ray W. Klebesadel in «Le Scienze»n. 101, gennaio 1977). Per individuarela direzione di un impulso con la massi-ma precisione possibile è stata realizzatauna rete composta da circa una decina dirivelatori a bordo di diverse sonde chedovevano muoversi nelle regioni piùinterne del sistema solare.

In uno di essi, l'esperimento «Konus»

(dal russo per richiamare la forma a «co-no» delle sonde), quattro sonde sovieti-che del tipo Venera sono state equipag-giate con rivelatori estremamente sensi-bili. Gli autori dell'esperimento E. P.Mazets, S. V. Golenetskii e collaboratoridell'Istituto di fisica e tecnologia A. F.Joffe di Leningrado hanno utilizzato que-sti rivelatori per compilare un catalogo didate, posizioni, spettri e variazioni di lu-minosità per centinaia di impulsi diversi.

Queste osservazioni più recenti hannopermesso di determinare la posizione dialcuni impulsi, ma è difficile ottenereinformazioni più specifiche su uno di essiin particolare. Data la loro brevità, e dalmomento che avvengono in posizioniimprevedibili, è impossibile individuarlimediante un rivelatore molto sensibilecon un campo di osservazione ristretto:per avere una possibilità significativa diriuscire a rivelarne almeno uno è, inve-ce, necessario utilizzare uno strumentorelativamente poco sensibile, ma dotatodi un grande angolo di rilevamento.

Ulteriori difficoltà derivano dal fattoche gli impulsi sono formati quasi esclu-sivamente da radiazione gamma, cheviene assorbita dall'atmosfera terrestre:è quindi necessario lanciare i rivelatorinello spazio, un procedimento in realtàcostoso e complicato. Inoltre i rivelatoridi raggi gamma sono di per sé menosensibili di quelli per le radiazioni aenergia inferiore.

A fronte di queste difficoltà sperimen-tali, quali tipi di dati potenzialmente utiliper discriminare i modelli sono disponi-bili? Fondamentalmente, tutte le osser-vazioni nella regione spettrale dei raggigamma sono costituite soltanto da «cur-ve di luce», registrazioni della variazio-ne di luminosità di un impulso. Dato cheogni impulso comprende radiazioni avari livelli di energia è necessario regi-strare diverse curve di luce (una per ognilivello di energia) per ciascuno. Fino aoggi sono state raccolte curve di lucerelative a varie centinaia di casi e spessoquelle di un certo impulso sono state

30 31

19 NOVEMBRE 1978

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29 MARZO 1979

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te delle emittenti osservate, infine, si 50 000

trova all'interno della Galassia. Anchese nessuno di questi tre punti è statodimostrato in maniera definitiva, e cia-scuno è suscettibile di contestazioni va-lide, prese tutte insieme le tre ipotesiforniscono la spiegazione più semplicedelle indicazioni oggi disponibili.

Chiave di volta dell'accordo è la con-vinzione che nell'impulso di raggi gam-ma sia in qualche modo implicata unastella di neutroni, un corpo molto picco-lo e denso formatosi nelle ultime fasidell'evoluzione stellare. (Il raggio di unastella di neutroni è pari a una decina dichilometri, mentre la densità centralepuò superare i 60 milioni circa di tonnel-late per centimetro cubo.) La gravitàsuperficiale e il campo magnetico inten-sissimi di questo tipo di oggetto conten-gono senza dubbio energia sufficiente agenerare un impulso di raggi gamma;sono stati proposti molti meccanismi ingrado di convertire l'una nell'altro. Unaltro motivo che spiega l'interesse deiteorici per modelli che comprendonostelle di neutroni è che queste stelle esi-stono sicuramente e sono relativamentediffuse nella nostra galassia.

Queste considerazioni teoriche mo-strano come sia plausibile che una sor-gente di impulsi gamma contenga unastella di neutroni; alcuni dati osservativisottolineano la probabilità che ciò avven-ga effettivamente. Uno di questi dati è ilbrevissimo periodo di tempo entro cui haluogo la variazione dell'intensità degliimpulsi: alcuni sono durati solo 0,01 se-condi. e uno, che è avvenuto il 5 marzo1979. ha raggiunto la massima intensitàin 0,0002 secondi. Dal momento che unasorgente non può variare di molto la pro-pria luminosità in un tempo inferiore aquello che è necessario alla luce per at-traversare la regione in cui l'emissione haluogo, l'emittente che ha generato l'im-pulso del 5 marzo 1979 deve avere un'e-stensione inferiore agli 0,0002 secondiluce, pari a oltre 60 chilometri. Esistonopochi oggetti astronomici che soddisfinoquesto limite e pochi che dispongano diun'energia sufficiente a generare un im-pulso: una stella di neutroni risponde aentrambi questi requisiti.

Un altro elemento osservativo a favo-re del legame tra stelle di neutroni eimpulsi gamma si basa su una particola-rità individuata nel 7 per cento circa de-gli spettri di questi ultimi: una riga acirca 420 KeV. Esistono pochi processicapaci di emettere una riga marcata aun'energia così alta; l'ipotesi più plausi-

010 20 30 40 50 60

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13 MARZO 1979

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40TEMPO (SECONDI)

Le curve di luce rappresentano la variazione della luminosità di un impulso nel tempo. Questetre, prodotte dal rivelatore del «Konus» sovietico, descrivono impulsi diversi e non presentanouna struttura comune. Questa circostanza è estremamente problematica perché le curve di lu-ce sono tra le poche informazioni osservative inequivocabili sugli impulsi gamma disponibili.

La posizione (evidenziata nel riquadro) dell'impulso di raggi gamma insolito che ha avutoluogo il 5 marzo 1979 è stata stabilita con notevole precisione. L'impulso è stato osservatoda 11 rivelatori ben distanziati all'interno del sistema solare; la posizione dell'impulso èstata determinata confrontando in quali momenti i vari rivelatori hanno osservato il segnale.

hanno esaminato gli spettri degli impulsiche sono stati osservati, nel tentativo diindividuare il processo di emissione dacui derivano. Sono noti parecchi proces-si radiativi che generano spettri simili aquelli osservati per gli impulsi gamma,ma nessuno riesce a spiegare in manierasoddisfacente i profili spettrali di tutti.

Per la verità sarebbe sorprendente cheuno di questi meccanismi teorici riuscissea spiegare gli spettri degli impulsi: ognu-no, infatti, è valido solo in condizioniideali, cioè con un solo valore di tempera-tura, di orientazione e di intensità delcampo magnetico, e in un solo istante ditempo; la relazione tra la situazione rea-le e quelle descritte dai modelli idealiz-zati è probabilmente molto complessa.

Le informazioni spettrali, anche senon sono particolarmente utili per stabi-lire le proprietà della regione emittente,possono contenere dati relativi allo spa-zio che circonda quella regione. Se, peresempio, tale regione assorbisse o emet-tesse radiazione a una delle frequenzedell'impulso, nello spettro della sorgen-te osservato comparirebbe una riga. Ineffetti l'esperimento sovietico Konus haindividuato proprio alcune righe di que-sto tipo, per lo più nella banda compresatra 40 e 70 KeV (migliaia di elettron-volt), nel 15 per cento circa degli impulsiche ha rivelato. Anche Geoffrey J. Hue-ter dell'Università della California a SanDiego ha trovato indicazioni indipen-denti sull'esistenza di queste righe neidati raccolti dal satellite HEA0-1 .

Nessun altro rivelatore oltre a quelli deisatelliti Konus e HEAO le ha individuate ealcuni ricercatori hanno ipotizzato che irisultati di questi satelliti siano forse do-vuti a errori di calibrazione. In effetti èdifficile calibrare l'efficienza di un rivela-tore nella banda compresa tra 40 e 70KeV perché la risposta è complicata dalcomportamento dello iodio che esso con-tiene. Un'analisi approfondita degli e-sperimenti effettuati con i satelliti Konuse HEAO-1 indica però che la calibrazione èprobabilmente corretta. Sembra quindipossibile ipotizzare che le righe spettraliappartengano davvero agli impulsi.

L'ipotesi più diffusa sull'origine dellerighe è quella che le attribuisce a «emis-sione di ciclotrone», un tipo di radiazio-ne che si produce a frequenze moltoben determinate quando gli elettroni simuovono rapidamente con moto circo-lare in un forte campo magnetico.

Secondo un'altra spiegazione, la radia-zione di un impulso proviene da due sor-genti molto vicine con spettri diversi. Inquesta prospettiva, la separazione ango-lare tra le due emittenti, vista dalla Terra,sarebbe così piccola da far sembrare chela radiazione provenga da un'unica sor-gente. È possibile che due spettri diversi,sommati, ne producano un terzo che pre-senti questo tipo di righe.

Mentre le informazioni sullo spettrosi possono utilizzare per determi-

nare il meccanismo all'origine degli im-

pulsi, quelle relative all'intensità degliimpulsi osservati possono servire a stabi-lire se le sorgenti siano distribuite inmodo isotropo in tutto lo spazio. Uno deimetodi consiste nel tracciare un graficodel numero di impulsi che superano unqualsiasi livello di luminosità dato (siveda l'illustrazione a pagina 35). Su undiagramma logaritmico i punti dovrebbe-ro disporsi lungo una retta con una pen-denza ben precisa se gli impulsi sono di-stribuiti uniformemente. Se, invece, mol-te delle sorgenti di impulsi gamma si tro-vano a una distanza particolare dalla Ter-ra, il grafico presenterà un'irregolaritàall'intensità corrispondente alle sorgentiosservate proprio a quella distanza.

Verso le basse intensità, in effetti, ilgrafico si discosta dalla retta, anche se ipunti sono troppo pochi per essere sicuriche la deviazione sia statisticamente si-gnificativa. La spiegazione più facile del-l'andamento osservato per la curva è chele sorgenti vicine siano distribuite unifor-memente mentre quelle lontane sareb-bero in qualche modo raggruppate nellospazio, lasciando grandi regioni prive disorgenti o quasi. Una situazione di que-sto genere potrebbe svilupparsi natu-ralmente se le emittenti fossero distri-buite all'interno di una regione di formadiscoidale della nostra galassia. Pur-troppo, però, anche molti altri tipi didistribuzione si conformerebbero ai datiosservati.

Inoltre il grafico sembra in contraddi-zione con ciò che sappiamo sulle posizio-ni degli impulsi osservati. Infatti esso sot-tintende che le sorgenti di impulsi gammalontane non siano distribuite nello spazioin maniera uniforme; quindi esse do-vrebbero apparire concentrate nel cieloin certe direzioni (per esempio sul pianogalattico o verso un qualche ammasso digalassie vicino). Però, come ha osservatonel 1981 Mark Jennings dell'Universitàdella California a Riverside. gli impulsideboli sembrerebbero distribuiti in ma-niera uniforme. Fino a oggi per risolverequesto problema sono state propostecinque spiegazioni. tutte accettabili mareciprocamente incompatibili.

Finqui il quadro che ho dato dellasituazione è ben poco allegro: buona

parte dei dati osservativi fondamentalisono viziati da carenze degli strumenti dirilevamento, e anche ammesso che sianoaccettabili sono immancabilmente su-scettibili di numerose spiegazioni diver-se. A questo punto diventa ragionevolechiedersi se davvero possediamo qual-che conoscenza non banale sulla naturadelle sorgenti di impulsi gamma.

Per fortuna la situazione non è forsecosì drammatica come l'ho descritta.Negli ultimi anni i ricercatori sono giuntia un accordo riguardo a determinateproprietà di tali sorgenti. Esso è centratosu tre punti fondamentali: un sistema aimpulsi gamma contiene una stella dineutroni: questa stella possiede un in-tenso campo magnetico; la maggior par-

Le caratteristiche insolite dell'impulso del 5marzo risultano evidenti dall'esame della suacurva di luce. L'intensità luminosa ha rag-giunto in meno di 0,0002 secondi un massimodi oltre 10 volte superiore a quello di qualun-que altro impulso noto. Nella fase di decadi-mento invece l'intensità oscillav a con un pe-riodo di circa otto secondi; è l'unico caso diperiodicità riscontrato in un impulso gamma.

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INTENSITÀ

La distribuzione delle sorgenti di impulsi gamma nello spazio si può valutare tracciando ungrafico del numero di impulsi più intensi di una certa intensità limite in funzione di questa.Se la distribuzione fosse uniforme, il grafico, disegnato su scala logaritmica, dovrebbe essereuna linea retta con pendenza -3/2 (in colore). La deviazione della curva effettiva dalla rettaindica che le emittenti osservate forse non sono distribuite in maniera uniforme. Le lineetratteggiate rappresentano cataloghi di dati compilati sulla base di risultati di singoli satelliti.

ENERGIA (KeV)

bile è che essa si formi quando si ha unacollisione tra gli elettroni e le loro anti-particelle, i positoni. Questo fenomenoprovocherebbe l'annichilazione totale diambedue i tipi di particelle e la conver-sione della loro energia di massa in dueraggi gamma. Normalmente ciascunraggio gamma avrebbe un'energia di511 KeV; se però l'annichilazione aves-se luogo vicino alla superficie di una stel-la di neutroni, per raggiungere la Terra iraggi gamma dovrebbero prima usciredal pozzo di energia gravitazionale dellastella di neutroni, perdendo energia.(Questa diminuzione di energia è lo spo-stamento gravitazionale verso il rossoprevisto dalla teoria della relatività ge-nerale). In realtà i raggi gamma perde-rebbero esattamente l'energia necessa-ria a colmare la differenza tra i 511 KeVai quali erano stati emessi nella collisio-ne tra elettrone e positone e i 420 KeVdella riga di emissione osservata in alcu-ne sorgenti di impulsi gamma.

Un'ulteriore indicazione a favore del-l'idea che in queste sorgenti siano attivedelle stelle di neutroni proviene da duecaratteristiche uniche dell'impulso del 5marzo 1979. Una è la notevole vicinanzatra la posizione dell'impulso nel cielo equella di un resto di supernova. Accet-tando per buona la corrispondenza èprobabile che la sorgente dell'impulso sialegata a un resto di supernova. Dal mo-mento poi che spesso, nelle esplosionidelle supernove, si formano stelle di neu-troni, è ragionevole supporre che respon-sabile dell'impulso del 5 marzo sia alme-no in parte una stella di neutroni.

La seconda caratteristica unica diquesto impulso è che l'intensità oscillavacon un periodo di circa otto secondi.Molte emissioni astronomiche periodi-che si possono spiegare con la rotazionedi una stella, durante la quale un fasciodi radiazione, emesso da una regionedella sua superficie, colpisce la Terraperiodicamente. Un periodo di rotazio-ne di otto secondi è troppo breve perquasi tutti i tipi di stella, ma è caratteri-stico delle stelle di neutroni.

I1 secondo punto di accordo raggiunto negli ultimi tempi sui modelli delle

sorgenti di impulsi gamma è che un in-tenso campo magnetico potrebbe farparte del fenomeno. Ma, anche qui, nes-suna delle indicazioni a favore di questaipotesi risulta di per sé convincente;ognuna può essere interpretata senza

Gli spettri degli impulsi gamma fornisconoalcuni elementi per capire la natura del fe-nomeno. Alcuni presentano manifestazionidi assorbimento o di emissione tra 40 e 70KeV (d, e, f), forse dovute a elettroni che simuovono rapidamente di moto circolare in unforte campo magnetico vicino alla sorgentedell'impulso. Un'altra caratteristica evidentedi alcuni spettri (b, c, d) è una riga di emissio-ne intorno a 420 KeV, che potrebbe esserecausata da collisioni tra elettroni e positoni.

fare ricorso ai campi magnetici. Nelcomplesso, però, tutte offrono una baseaccettabile per inserire un campo ma-gnetico intenso nella teoria delle sorgen-ti di impulsi gamma.

Una delle considerazioni più convin-centi è quella che si basa sull'osservazio-ne di righe di emissione o di assorbimen-to nella regione compresa tra 40 e 70KeV. Se, davvero, tali righe sono dovutealla rotazione degli elettroni, il campomagnetico che li costringe a percorreretraiettorie circolari deve essere dell'or-dine di 10 12 gauss. (Quello terrestre, perconfronto, è di circa 0,5 gauss.) Se essofosse molto più debole, gli elettroniemetterebbero radiazione di ciclotronea energia inferiore.

Una seconda considerazione desuntadalle osservazioni si basa sulla periodici-tà di otto secondi, riscontrata nell'im-pulso del 5 marzo 1979. Questa modu-lazione era causata probabilmente dallarotazione di una stella di neutroni: unaregione emittente della stella, ruotando,entrava e usciva periodicamente dalcampo visivo della Terra. Questa regio-ne non poteva trovarsi a uno dei polidella stella, dove l'asse di rotazione at-traversa la superficie, perché altrimentinon avrebbe ruotato e quindi non si sa-rebbe mossa attraverso la visuale dellaTerra. Deve quindi esistere un meccani-smo, non simmetrico rispetto all'asse dirotazione, che determini la posizionedella regione emittente sulla superficiedella stella. Un probabile responsabiledi questa «rottura di simmetria» è uncampo magnetico con l'asse non allinea-to rispetto a quello di rotazione dellastella di neutroni.

T d 'ipotesi della presenza di un campomagnetico in una sorgente di impul-

si gamma è sostenuta da considerazioniteoriche oltre che dedotte da osserva-zioni. Una delle più valide tra queste èquella secondo cui qualsiasi regione,sede di un'intensa emissione gamma,deve essere confinata da una forza diqualche genere, altrimenti la pressionedi radiazione prodotta dai raggi gammala farebbe espandere molto rapidamen-te. Neppure la formidabile gravità su-perficiale di una stella di neutroni è ingrado di confinare una sorgente gammaintensa, mentre un campo magneticointorno ai 10 12 gauss sarebbe probabil-mente sufficiente.

Il terzo punto su cui ultimamente si èraggiunto un accordo è l'idea che quasitutte le sorgenti di impulsi gamma si tro-vino nella nostra galassia. Una delleprincipali considerazioni a favore diquesta ipotesi si basa sulla grande quan-tità di energia che sarebbe necessarioattribuire a tali sorgenti se fossero extra-galattiche. Per raggiungere la luminositàosservata sulla Terra un'emittente galat-tica dovrebbe produrre circa 10 38 erg dienergia, mentre una sorgente extraga-lattica dovrebbe produrne almeno 10"per ottenere lo stesso effetto. Mentre

però è relativamente facile elaboraremodelli di processi in grado di produrre1038 erg, la realizzazione di un modellocapace di generare addirittura 1046 ergcomporta molte gravi difficoltà.

Una considerazione tratta dalle os-servazioni e basata sul grafico del nume-ro di impulsi che superano una data in-tensità appoggia anche l'ipotesi che leloro sorgenti si trovino nella Galassia.Se, infatti, le sorgenti osservate fosseroper lo più extragalattiche, dovrebberomolto probabilmente trovarsino di altre grandi concentrazioni di mas-sa (per esempio in altre galassie o am-massi di galassie). La loro distribuzionespaziale, così come è stata osservata,sarebbe perciò irregolare. Esisterebberograndi gruppi di sorgenti riuniti a distan-ze diverse dalla Terra e, in tal caso, ilgrafico presenterebbe una serie di irre-golarità in corrispondenza delle distanzedei vari aggregati, irregolarità che, inve-ce, non compaiono.

Jd 'accordo attuale è un buon punto di

partenza, ma la sua utilità teorica èlimitata dalle difficoltà insite nel tentati-vo di ottenere dati validi da impulsi difotoni ad alta energia quali sono appun-to i raggi gamma. Gli astrofisici si sonoresi conto ormai da molto tempo chesarebbe possibile superare molte di que-ste difficoltà se esistesse un sistema perosservare fotoni provenienti dalle sor-genti di impulsi gamma, ma di energiainferiore. A tal fine sono stati compiutimolti sforzi nel determinare le posizioniprecise del maggior numero possibile diimpulsi. Queste posizioni particolarisono poi state esaminate con telescopiottici per vedere se qualche tipo di fe-nomeno ottico fosse legato agli impulsistessi.

I risultati di questa ricerca sono statiimmancabilmente negativi, con due ec-cezioni. La prima è stata l'impulso inso-lito del 5 marzo 1979, identificato prov-visoriamente con i resti di una superno-

34 35

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In una delle due fotografie realizzate il 17 novembre 1928 si vede unlampo ottico; la fotografia a sinistra è stata ottenuta 45 minuti primadell'altra. Il lampo è avvenuto nella stessa regione del cielo dalla qualeè provenuto un impulso gamma il 19 novembre 1979. Le immagini

delle stelle nella fotografia a destra sono allungate perché il telesco-pio non seguiva esattamente il moto del cielo. Il lampo, invece, nonpresenta una scia, e questa caratteristica sta a indicare che la suadurata è stata nettamente inferiore al tempo di esposizione totale.

va. La seconda è costituita da tre lampiottici da me osservati nel 1981 mentrefrequentavo il Massachusetts Instituteof Technology (mt-r). Nel tentativo diindividuare lampi ottici provenienti dasorgenti di impulsi gamma ho esaminatocirca 30 000 fotografie, che costituisco-no una parte dei 500 000 esemplari del-l'archivio dello Harvard College Obser-vatory, e ho analizzato tutte quelle cheriproducevano una zona del cielo in cuiera stato osservato in seguito un impulsogamma. In tre fotografie (di altrettanteregioni diverse) che risalgono rispetti-vamente al 1901, al 1928 e al 1944 hoindividuato immagini di tipo stellare nonvisibili in altre fotografie delle stessezone. Queste immagini, prodotte dalampi ottici, sono sicuramente legateagli impulsi gamma osservati in seguitonelle stesse posizioni.

Anche se sarebbe utile disporre di ul-teriori dati, già da questi tre lampi sipossono ricavare molte informazioni. Intutti e tre i casi, per esempio, l'energiadell'impulso gamma recente è quasiesattamente 1000 volte superiore aquella dell'impulso ottico. Insieme conle varie considerazioni teoriche, questovalore può servire a mostrare come lastella di neutroni che causa gli impulsidebba avere una compagna di qualchegenere, forse una stella debole o un di-sco di materia più fredda.

Dal momento che le posizioni dellesorgenti di impulsi si possono determi-nare con maggiore precisione partendoda dati nel visibile più che da quelli rela-tivi alla radiazione gamma, le tre posi-zioni stabilite nel visibile ci hanno dato

modo di condurre ricerche approfonditedi sorgenti di impulsi quiescenti median-te grandi telescopi ottici. I risultati nonpermettono di raggiungere conclusionidefinitive per le tre posizioni, ma sembrache le sorgenti debbano essere moltodeboli quando non emettono impulsi.

L'analisi statistica dei tre lampi otticirivela che le sorgenti di impulsi gammadebbono emettere tali lampi in mediauna volta all'anno: ho esaminato fotod'archivio per una media di tre mesi dilavoro per ognuna delle 12 posizioni nel-le quali si sa che esistono sorgenti diimpulsi gamma; in pratica è come seavessi analizzato foto per un'esposizionecumulativa di tre anni. In questo com-plesso di fotografie ho individuato trelampi, il che indica che l'intervallo me-dio tra i lampi ottici di una sorgente diquesto tipo dev'essere di circa un anno.Questo risultato servirà forse a scartarequei modelli che non permettono il veri-ficarsi di tali lampi con cadenza annuale.

La conseguenza forse più importantedell'osservazione dei tre lampi è però ilfatto che essi costituiscono un potentemonito, ricordando agli astrofisici chel'osservazione delle sorgenti di impulsigamma a energie inferiori è non solopossibile, ma anche opportuna.

Nei prossimi anni si assisterà all'avvio

di diversi esperimenti potenzial-mente molto utili per raccogliere nuoveinformazioni sulle emittenti di impulsigamma. Il più entusiasmante è quello conil rivelatore di impulsi a bordo del satelli-te Gamma Ray Observatory, il cui lancioè previsto per il 1988. Questo strumento,

senza essere essenzialmente diverso daisuoi predecessori tranne per la sensibili-tà, molte volte superiore, rivelerà impulsida 10 a 100 volte più deboli di quelliaccessibili all'esperimento Konus, indivi-duandone inoltre la posizione con l'ap-prossimazione di un grado. Una partico-lare modifica del rivelatore registreràinoltre spettri su una vasta banda di ener-gie per ciascun impulso osservato.

Un altro importante esperimento,volto alla ricerca di lampi ottici e oggivicino alla conclusione della fase di alle-stimento, sarà costituito da due parti. Laprima, curata da Ronald Vanderspek eGeorge R. Ricker, Jr., del MIT, prevedel'osservazione di quasi tutto il cielo nelvisibile in attesa di aumenti improvvisi diluminosità. La posizione di qualsiasilampo verrà comunicata entro un se-condo dal suo inizio alla seconda com-ponente dell'esperimento, un telescopioottico in grado di puntare qualsiasi re-gione del cielo entro un secondo. (Que-sta componente è in corso di realizza-zione da parte di Bonnard J. Teegarden,Ravi Kaipa, Tycho T. von Rosenvinge eCline presso il Goddard Space FlightCenter.) I ricercatori prevedono di rive-lare circa una ventina di impulsi otticiall'anno.

I risultati che ci aspettiamo da questi eda altri esperimenti dovrebbero chiarirefinalmente la causa all'origine degliimpulsi gamma. Nonostante l'accordoattuale, infatti, questi impulsi restanouna delle classi di fenomeni astrofisicipiù misteriose: non vedo l'ora che sianodisponibili i dati che ci permetteranno dicomprenderli.

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