Lampi di raggi gamma: ecco come la vita sulla Terra può finire

La vita apparve molto presto sul nostro pianeta; circa 4 miliardi di anni fa, appena 600 milioni di anni dopo la sua formazione, comparvero negli oceani terrestri le prime antichissime forma di vita.

Questi esseri viventi erano microorganismi unicellulari (cioè costituiti da una sola cellula) molto semplici e primitivi e si dividevano in due grandi categorie: organismi fermentatori, i quali si nutrivano a spese delle numerose molecole organiche presenti negli oceani, e organismi fotosintetizzatori, i quali invece prosperavano grazie ad un meccanismo completamente diverso. Da questo primo passo siamo arrivati alla situazione di oggi, eppure in un secondo tutto può essere spazzato via. Le ipotesi di un'estinzione di massa sono state già spiegate a lungo, dagli asteroidi ai super brillamenti. Oggi vogliamo parlare dei lampi di raggi gamma, un'eventualità poco discussa eppure la più devastante arma di distruzione di massa dell'universo.

I pericolosissimi eventi astronomici che potrebbro segnare la fine della civiltà umana  sono sempre in agguato e possono verificarsi in qualsiasi momento.

Le supernovae, per esempio. Trattandosi della fase finale della vita di stelle molto massicce, l’esplosione di una supernova è un evento piuttosto comune su scale di tempi molto grandi ed è assolutamente imprevedibile.

Nei dintorni del Sole vi sono molte stelle candidate a terminare la propria esistenza in questa maniera e abbiamo fortissimi indizi astronomici che circa 12.000 anni fa esplose una supernova che distava dalla Terra solo 1.500 anni luce. La supernova apparve nella zona attualmente occupata dalla costellazione australe della Vela e nel momento del parossismo raggiunse una luminosità pari a quella della Luna piena. Gli effetti furono limitati poiché la distanza era comunque sufficiente per salvare il pianeta dalle radiazioni; infatti, secondo studi realizzati negli ’70 del secolo scorso, la distanza critica dovrebbe aggirarsi intorno ai 600 anni luce.

Sul fronte degli impatti asteroidali le cose non vanno meglio visto che questi fenomeni sono molto frequenti; basti pensare al Meteor Crater in Arizona, provocato dalla caduta di un asteroide avvenuta fra 50.000 e 20.000 anni fa, oppure alla catastrofe di Tunguska in Siberia, dove nel 1908 l’esplosione in quota di un asteroide annientò migliaia di chilometri quadrati di foresta, oppure ancora al piccolo asteroide che nel 1972 entrò nell’atmosfera e sfiorò la superficie terrestre.

Oggi si conoscono numerosi asteroidi le cui orbite intersecano quella terrestre e che vengono continuamente monitorati; nessuno di loro è attualmente in rotta di collisione con la Terra ma il pericolo non è certamente scongiurato per l’impossibilità di scoprire e tenere sotto controllo tutti gli asteroidi potenzialmente pericolosi, soprattutto quelli più piccoli.

Nell’eventualità, speriamo remota, di una esplosione di supernova vicina o di un impatto con grosso asteroide o con una cometa il genere umano probabilmente non avrebbe scampo e farebbe la stessa fine dei dinosauri. Ma l’uomo è solo una fra le innumerevoli speci viventi sul pianeta Terra e la vita ha già dimostrato in più di un’occasione di sapersela cavare anche nelle situazioni più estreme; infatti se è riuscita a superare la grande crisi del Permiano vuol proprio dire che la vita non ha paura di nulla.

I Lampi di Raggi Gamma.

Affinchè i lampi di raggi gamma siano rilevabili dalla Terra, devono rilasciare un ammontare tremendo di energia. L’energia rilasciata durante un lampo di raggi gamma in pochi secondi è più di quanto il Sole rilascierà durante tutta la sua vita (circa 10000 milioni di anni) In altre parole, questi eventi sono così luminosi che, per un breve momento, competono in luminosità con tutto l’Universo! Tuttavia durano un periodo molto breve, da meno di un secondo a pochi minuti.

A parte lo stesso Big Bang, i lampi di raggi gamma sono senz’altro gli eventi più potenti conosciuti nell’Universo. Gli astronomi sono stati capaci di determinare che le esplosioni disturbano una regione attorno a loro molto estesa – in un caso, circa 5500 anni luce, che è più di un quinto della distanza tra il Sole e il centro della nostra galassia. Tutto il materiale in questa regione di spazio sarà ionizzato, cioè gli atomi saranno privati della maggior parte dei loro elettroni, se non di tutti. Se ci fosse della vita in questa regione dell’Universo, verrebbe probabilmente cancellata. Infatti, alcuni scienziati sostengono che l’estinzione di massa dell’Ordoviciano-Siluriano, che avvenne approssimativamente 450 milioni di anni fa e in cui circa il 70% di tutte le specie della Terra furono sterminate, fu causata da un lampo di raggi gamma vicino.

Così i lampi di raggi gamma sono eventi incredibili, che producono distruzione nelle loro galassie e liberano un ammontare estremamente elevato di energia. Ovviamente la questione è quale “meccanismo” può produrre tali eventi. La formazione di un buco nero è un evento molto potente, così gli astronomi cominciarono a indagare se le due cose – i lampi di raggi gamma e i buchi neri – potessero essere messi in relazione.

Anche se i dettagli sono ancora lontani dall’essere chiariti, gli scienziati ora credono che il modello migliore per spiegare i lampi di raggi gamma sia la “palla di fuoco”. Secondo questo modello, durante la creazione di un buco nero, l’energia rilasciata dall’esplosione è immagazzinata nell’energia cinetica di uno strato di particelle – una palla di fuoco – che si espande ad una velocità vicina a quella della luce. Inizialmente, la densità del materiale che esplode è così alta che nemmeno particelle evanescenti come i fotoni e i neutrini possono scappare. Mentre la palla di fuoco si espande ad un diametro di 10-100 miliardi di chilometri, la densità fotonica diminuisce abbastanza perchè i raggi gamma sfuggano liberamente: parte dell’energia cinetica della palla di fuoco è convertita in radiazione elettromagnetica, che risulta in un lampo di raggi gamma.

Lunghi e corti

L’abbondanza di osservazioni di lampi di raggi gamma ha rivelato che ne esistono principalmente di due tipi: quelli lunghi (che durano più di due secondi) e quelli corti (che durano da pochi millisecondi a due secondi). La differnza tra i due non è solo nella loro durata: i lampi corti sono costituiti anche da fotoni più energetici che quelli lunghi. Chiaramente, benchè entrambi i tipi di lampi di raggi gamma siano associati ai buchi neri, le origini fisiche precise dei due tipi devono essere diverse.

Negli anni recenti, un grande sforzo internazionale ha mostrato in modo convincente che i lampi lunghi di raggi gamma sono collegati con l’esplosione finale di stelle molto massicce (ipernove), con una massa iniziale di più di 30-40 volte la massa del Sole, mentre collassano in un buco nero. 

Siamo al sicuro dai lampi di raggi gamma?
Tutti i giorni, per una manciata di secondi, la Terra viene bombardata dai raggi gamma originati da esplosioni cataclismiche in lontane galassie. Queste esplosioni, simili a quelle delle supernove, sono conosciute come ‘lampi di raggi gamma’ o GRB (Gamma Ray Bursts).
Con l’aiuto dell’osservatorio a raggi X dell’ESA, XMM-Newton, gli astronomi stanno concentrando i propri sforzi per comprendere le cause di queste straordinarie esplosioni a partire dai raggi X emessi per alcuni giorni dopo il lampo iniziale.  
 
Un pericolo per la vita?
Tuttavia, se si considera la violenza del processo, nasce spontanea la domanda: cosa accade allo spazio circostante a un GRB? Alcuni anni fa, alcuni astronomi ipotizzarono che un GBR potesse cancellare tutta la vita della galassia ospitante.

Oggi, quella visione sembra avere un carattere pessimista dato che gli ultimi dati raccolti dimostrano che i GRB indirizzano la propria energia lungo due stretti raggi, come farebbe un faro sulla Terra, piuttosto che esplodere in tutte le direzioni come un ordigno.

Questo però non equivale a dire che i GRB sono innocui. Secondo alcune teorie qualsiasi oggetto incontrato dal raggio fino a una distanza di 200 anni luce viene vaporizzato.

Vi sono stati GRB nella nostra galassia?
Anche se nessuno dei GRB recentemente rilevati sembra essere abbastanza potente, gli eventi di un passato lontano sono tutta un’altra cosa. “La nostra galassia è disseminata di residui di supernove, perciò sospetto che molto probabilmente si siano verificati parecchi GRB” ha dichiarato Norbert Schartel, astronomo dell’ESA.