Lo scontro tra stelle di neutroni è durato mezzo secondo nei gamma e 10 minuti nei raggi X

Le collisioni tra stelle di neutroni di solito si annunciano in meno di due secondi: un picco di raggi gamma, poi un bagliore residuo in dissolvenza. Una collisione avvenuta a sei miliardi di anni luce di distanza ha seguito questo copione per meno di mezzo secondo. Poi, invece di spegnersi, ha continuato a emettere raggi X per quasi dieci minuti.

Il satellite cinese Einstein Probe ha catturato l’intera sequenza, ed è il lampo prompt di raggi X più duraturo mai registrato da una fusione di stelle di neutroni. Il team internazionale autore dello studio, pubblicato in copertina sulla rivista Science Bulletin, sostiene che quei minuti supplementari siano stati prodotti da ciò che lo scontro ha lasciato dietro di sé. Il responsabile più plausibile è una magnetar, una stella di neutroni appena nata, in rapida rotazione e dotata di un campo magnetico abbastanza intenso da continuare a immettere energia nell’esplosione. Se hanno ragione, gli osservatori di raggi gamma hanno finora colto soltanto l’attacco di queste collisioni.

La questione conta ben oltre questo singolo evento. Le fusioni di stelle di neutroni sono i luoghi in cui l’universo forgia elementi pesanti come oro e platino, e scuotono lo spaziotempo con forza sufficiente perché i rivelatori di onde gravitazionali sulla Terra possano avvertirle. Ciò che sopravvive allo scontro, un buco nero o una stella di neutroni supermagnetizzata, dice ai fisici quanta materia possa essere compressa insieme prima che prevalga la gravità.

Come un lampo di mezzo secondo è diventato dieci minuti

L’evento porta due nomi, EP250704a nei raggi X e GRB 250704B nei raggi gamma, perché tre veicoli spaziali lo hanno osservato contemporaneamente. La missione sino-francese SVOM e l’osservatorio cinese Insight-HXMT hanno registrato il lampo gamma, mentre il Wide-field X-ray Telescope di Einstein Probe osservava la stessa zona nei raggi X molli, a energia più bassa.

La maggior parte dei telescopi a raggi X ha un campo visivo ristretto e si orienta verso un lampo solo dopo che un rivelatore di raggi gamma ha dato l’allarme, perciò i primi raggi X di norma sono già svaniti quando iniziano a osservare. Einstein Probe utilizza ottiche a occhio di aragosta che fissano continuamente un’ampia porzione di cielo, il che significa che stava già guardando quando è avvenuta la collisione.

«All’inizio l’evento sembrava un normale GRB breve, producendo un lampo brillante durato meno di mezzo secondo», ha dichiarato An Li, dottorando alla Beijing Normal University che era di turno come responsabile dei transitori della missione. «Tuttavia, invece di svanire, la sorgente ha continuato a emettere episodi di raggi X molli per quasi dieci minuti.»

La corsa per identificare la sorgente è toccata a Niccolò Passaleva, studente laureato nel gruppo di Eleonora Troja all’Università di Roma Tor Vergata. «Stavo tornando a casa in treno e, all’improvviso, mi sono trovato a correre contro il tempo per prendere il controllo dal mio laptop di uno dei più grandi telescopi del mondo», ha raccontato. Nel giro di pochi minuti, il Very Large Telescope dell’European Southern Observatory in Cile era puntato verso il bagliore in dissolvenza.

Il suo spettrografo X-Shooter ha scomposto la luce nei suoi colori componenti e ha individuato linee di assorbimento che hanno fornito un redshift di 0,661, una misura di quanto l’universo in espansione abbia stirato la luce durante il suo viaggio fin qui. Questo colloca l’esplosione a oltre sei miliardi di anni luce di distanza: è avvenuta prima che esistessero il Sole e i suoi pianeti.

Perché non era una stella morente

I lunghi lampi di raggi X non sono di per sé una novità. Anche le stelle massicce che collassano alla fine della loro vita producono lampi di lunga durata, e quelle morti sono accompagnate da una supernova. Il team ha quindi usato la camera FORS2 del VLT per cercarne una nelle immagini profonde della galassia ospite. Non ha trovato nulla.

La distanza, l’assenza della supernova e le proprietà del lampo, considerate insieme, indicano una fusione di oggetti compatti, termine ombrello che comprende stelle di neutroni e buchi neri. Anche i raggi X si sono comportati in un modo che il quadro teorico classico non riesce a spiegare. Invece di un picco duro prodotto dalla materia che cade sul residuo, seguito da un bagliore residuo in graduale attenuazione generato dall’esplosione in espansione, l’emissione ha sfarfallato e ha cambiato spettro per minuti. Secondo il team, questo schema significa che il motore centrale stesso ha continuato ad accendersi molto dopo la fine dei raggi gamma.

«Una spiegazione plausibile è che la fusione abbia prodotto una stella di neutroni in rapida rotazione e altamente magnetizzata, nota come magnetar, che ha alimentato l’emissione estesa di raggi X e ha continuato a iniettare energia», ha dichiarato Yi-Han Iris Yin, dottoranda all’Università di Hong Kong che ha guidato l’analisi dell’emissione ad alta energia.

0,4 secondi di raggi gamma, 560 secondi di raggi X

I numeri spiegano perché gli astronomi continuavano a non cogliere questa fase. Il lampo di raggi gamma è durato circa 0,4 secondi. I raggi X molli sono durati all’incirca 560 secondi, circa 1.400 volte di più. Studi precedenti avevano dedotto che circa il 30 per cento dei lampi gamma brevi potesse nascondere una fase di raggi X alimentata dal motore centrale della durata di circa 100 secondi, giudicando dalla rapidità con cui si attenuavano i loro bagliori residui, ma nessuno ne aveva mai osservata una direttamente. Questa è durata oltre cinque volte più a lungo di quelle stime.

«Sebbene questa emissione di lunga durata trasportasse un’energia considerevole, il suo spettro era così molle che, per un lampo a questa tipica distanza cosmologica, sarebbe rimasta al di sotto della soglia di rilevamento degli strumenti gamma convenzionali, come il Burst Alert Telescope di Swift», ha dichiarato Bin-Bin Zhang della Nanjing University, coautore corrispondente. In altre parole, le missioni precedenti avrebbero registrato un lampo del tutto ordinario di mezzo secondo.

Una magnetar si adatterebbe a questo comportamento. Una stella di neutroni concentra più massa del Sole in una sfera di circa 20 chilometri di diametro, all’incirca le dimensioni di una città, e il campo magnetico di una magnetar è circa mille volte più forte di quello di una normale stella di neutroni. «Le magnetar sono stelle di neutroni in rapida rotazione con campi magnetici enormi. Quando rilasciano la loro potenza magnetica nell’ambiente circostante, possono rendere qualsiasi esplosione più brillante e più duratura», ha dichiarato Troja, che figura tra gli autori corrispondenti dell’articolo. «Quando ho visto i dati a raggi X di questo nuovo evento, ho capito che c’era qualcosa di insolito.»

Ciò che non risolve

La magnetar è un’interpretazione, non un’osservazione. I ricercatori la definiscono la spiegazione più plausibile, e il titolo stesso dell’articolo è prudente, parlando di una «fusione di oggetti compatti» anziché nominare la coppia. Anche una stella di neutroni che collide con un buco nero rientra in questa definizione.

Non esiste alcun segnale di onde gravitazionali in grado di risolvere la questione. A sei miliardi di anni luce, la collisione si trovava ben oltre la portata dei rivelatori attuali, che possono rilevare fusioni di stelle di neutroni solo fino a poche centinaia di milioni di anni luce. L’ipotesi della fusione si basa sull’assenza della supernova e sulle proprietà del lampo, che costituiscono prove solide ma indirette.

Si tratta inoltre di un singolo evento. I candidati precedenti sono svaniti troppo rapidamente per poter essere analizzati, perciò nessuno sa ancora quanti lampi brevi nascondano una fase a raggi X, né quanti lascino una magnetar anziché un buco nero. Il team sospetta che il fenomeno sia comune; soltanto un campione più ampio potrà dimostrarlo.

Domande comuni sulle fusioni di stelle di neutroni e sulle magnetar

Che cos’è una magnetar?

Una magnetar è una stella di neutroni con un campo magnetico estremo, circa mille volte più forte di quello di una normale stella di neutroni. Le magnetar giovani ruotano rapidamente e, mentre perdono energia magnetica, possono trasferire potenza all’ambiente circostante, rendendo un’esplosione più brillante e più duratura.

Che cos’è un lampo gamma breve?

Un lampo gamma breve è un’emissione di radiazione ad alta energia che dura meno di circa due secondi. Si ritiene che la maggior parte provenga da collisioni fra due stelle di neutroni oppure fra una stella di neutroni e un buco nero. I lampi più lunghi provengono di solito dal collasso di stelle massicce e sono accompagnati da una supernova.

Quanto era distante questa collisione tra stelle di neutroni?

La luce ha viaggiato per oltre sei miliardi di anni prima di raggiungere la Terra. Il team ha misurato un redshift di 0,661 con lo spettrografo X-Shooter del Very Large Telescope, il che significa che l’esplosione è avvenuta prima della formazione del Sole e dei pianeti.

Che cos’è Einstein Probe?

Einstein Probe è un telescopio spaziale cinese per raggi X, costruito con partner che includono l’Agenzia spaziale europea e il Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics della Germania. Il suo telescopio a grande campo scandaglia vaste aree del cielo nei raggi X molli e ha rilevato centinaia di brevi lampi di raggi X provenienti da galassie lontane.

Cosa accadrà ora

L’evento è stato rilevato il 4 luglio 2025 e l’articolo è apparso su Science Bulletin nel 2026. Einstein Probe, in orbita dal gennaio 2024, continua a scandagliare il cielo, e ogni nuovo rapido lampo di raggi X con una distanza misurata si aggiunge al campione di cui il team ha bisogno.

L’obiettivo più ambizioso è una coincidenza con le onde gravitazionali. Dal 2017, quando per la prima volta una fusione di stelle di neutroni è stata osservata sia nelle onde gravitazionali sia nella luce, gli astronomi cercano altri segnali che possano viaggiare insieme a quelle increspature. «Sono davvero entusiasta per la prossima campagna di osservazioni delle onde gravitazionali, quando potremmo finalmente associare uno di questi lampi di raggi X a un impulso di onde gravitazionali proveniente dalla stessa sorgente», ha dichiarato Passaleva. Una fusione più vicina, rilevata in entrambi i modi, mostrerebbe esattamente ciò che la collisione ha lasciato dietro di sé.

Riferimento: Li, Wang, Passaleva, An et al., “Minutes-long soft X-ray prompt emission from a compact object merger,” Science Bulletin, 2026. DOI: 10.1016/j.scib.2026.08.021

Tag: magnetar, Very Large Telescope, Einstein Probe, Eleonora Troja, lampi gamma, stelle di neutroni