Nel marzo 2023, un team internazionale di astronomi ha compiuto una scoperta rivoluzionaria, rilevando per la prima volta un segnale periodico all'interno di un lampo di raggi gamma (GRB), specificamente GRB 230307A. Questa osservazione ha fornito la prova diretta della nascita di un magnetar, una stella di neutroni in rapida rotazione con un campo magnetico estremamente potente, quasi un "battito cardiaco" di una stella neonata. La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature Astronomy l'8 novembre 2023, segna una pietra miliare nell'astrofisica, offrendo la più chiara evidenza fino ad oggi che i magnetar possono alimentare alcune delle esplosioni più luminose dell'universo.
I lampi di raggi gamma sono tra gli eventi più energetici del cosmo. Tradizionalmente, sono stati classificati in due tipi: quelli di breve durata, associati alle kilonovae derivanti dalla fusione di stelle di neutroni, e quelli di lunga durata, legati alle supernovae che creano buchi neri. Tuttavia, GRB 230307A, nonostante la sua durata insolitamente lunga di 200 secondi, ha mostrato caratteristiche tipiche di una fusione di stelle di neutroni. L'analisi dei dati, condotta da ricercatori dell'Università di Hong Kong, dell'Università di Nanchino e dell'Istituto di Fisica delle Alte Energie dell'Accademia Cinese delle Scienze, ha rivelato un segnale quasi periodico di 909 Hz della durata di 160 millisecondi. Questo segnale pulsante, quasi mille volte al secondo, è indicativo della formazione di un "magnetar al millisecondo".
Questa osservazione sfida i modelli esistenti che faticano a generare un getto relativistico da magnetar appena nati. La presenza di un motore magnetar in fusioni di stelle compatte suggerisce che l'equazione di stato delle stelle di neutroni sia relativamente rigida. Inoltre, l'associazione con una kilonova regolare indica che l'iniezione di energia nell'espulsione da parte del motore magnetar è moderata. La scoperta è il risultato di una collaborazione che ha analizzato oltre 600.000 set di dati, fornendo un'istantanea senza precedenti dei processi che avvengono in questi eventi cosmici estremi.
La capacità di rilevare questo "battito cardiaco" è stata possibile grazie alla collaborazione tra telescopi monitor GRB e telescopi a raggi X ad ampio campo, come l'Einstein Probe, lanciato il 9 gennaio 2024. Questo evento rappresenta la prima osservazione simultanea di una fusione di oggetti compatti sia in raggi X che in raggi gamma, offrendo preziose informazioni sulla fisica dei lampi di raggi gamma e sulla formazione dei magnetar. Si prevede che future osservazioni con strumenti simili permetteranno di individuare altri casi simili, arricchendo ulteriormente la nostra comprensione della fase di emissione rapida dei GRB.
GRB 230307A, il secondo lampo di raggi gamma più luminoso mai osservato, ha dimostrato la presenza di elementi chimici pesanti, come il tellurio, indicando la sintesi di elementi essenziali per la vita a seguito della fusione di stelle di neutroni. I ricercatori hanno utilizzato vari telescopi, tra cui il telescopio spaziale James Webb, l'osservatorio Neil Gehrels Swift e il telescopio a raggi gamma Fermi, per osservare questo evento. La scoperta conferma che le collisioni di stelle di neutroni sono "pentole a pressione" ideali per la creazione di elementi rari, significativamente più pesanti del ferro.