Progenitori dei lampi gamma

I progenitori dei lampi gamma sono quei tipi di oggetti celesti responabili della loro emissione. I lampi gamma mostrano uno straordinario grado di varietà: possono durare da una frazione da secondo ad alcuni minuti, possono avere un singolo profilo o oscillare selvaggiamente sopra e sotto e i loro spettri sono fortemente variabili, a differenza degli altri oggetti astronomici. La quasi totale assenza di un'osservazione costante ha portato ad una serie di teorie sulla loro formazione, inclusi i buchi neri in evaporazione, i lampi magnetici nelle nane bianche, lo scontro di materia intorno alle stelle di neutroni, l'interazione con l'antimateria, le supernove e le ipernove e tra le altre l'estrazione di energia rotazionale da un buco nero supermassiccio.

Sono comunque distinguibili almeno due tipi di progenitori: quelli per i lampi gamma di lunga durata e quelli per i lampi di breve durata. I progenitori dei primi sono ritenuti essere massicce stelle con un basso livello di metallicità che esplodono per il collasso del nucleo mentre per i secondi l'origine è ancora sconosciuta ma lo scontro tra stelle di neutroni appare essere la più probabile.

Lampi gamma di lunga durata: stelle massicce

Modello delle collapsar

Al giorno d'oggi c'è un consenso quasi universale nella comunità astrofisica che i lampi gamma a lunga durata siano associati con la morte di stelle massicce in un particolare tipo di supernova, comunemente chiamata ipernova o collapsar.

Le stelle molto massicce sono capaci di causare la fusione nucleare del materiale al loro centro fino al ferro, un punto raggiunto il quale una stella non può continuare a generare energia in questo modo e collassa, formando immediatamente un buco nero; la materia della regione stellare intorno al nucleo precipita al centro ed a causa della rotazione forma un disco di accrescimento ad alta densità: la caduta di tale materiale nel buco nero causa due getti lungo gli assi di rotazione (dove la densità è molto inferiore che nel centro) verso ai poli della stella a velocità molto prossime a quella della luce, creando un'onda d'urto relativistica. Se la stella non è circondata da uno spessa e uniforme strato di idrogeno, i getti possono irrompere nella superficie stellare: l'onda d'urto accelera al decrescere della densità stellare e una volta arrivata alla superficie ha già raggiunto un fattore di Lorentz di 100 o più (corrispondente al 99,99% della velocità della luce). Raggiunta la superficie l'onda d'urto irrompe nello spazio, con la maggior parte della sua energia emessa in forma di raggi gamma.