Il più potente lampo di raggi gamma della Storia ha perturbato la ionosfera della Terra

Rilevato il 9 ottobre del 2022. Uno studio a guida italiana chiarisce il tempo di permanenza in ionosfera, circa 15 minuti, e i suoi effetti

Il lampo di raggi gamma più potente mai arrivato a lambire il pianeta Terra è stato registrato il 9 ottobre 2022. Adesso sappiamo che il fenomeno, dovuto all’esplosione di una stella in una galassia lontana due miliardi di anni luce, ha effettivamente perturbato la parte più alta della nostra ionosfera e sappiamo anche come e per quanto tempo, grazie a uno studio a guida italiana pubblicato su Nature Communications. A firmarlo sono i ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (Inaf) in collaborazione con l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn), l’Agenzia Spaziale Italiana (Asi) e diverse università.

L’EVENTO DEL 9 OTTOBRE 2022

Era da poco passata l’ora del pranzo della domenica, quando, il 9 ottobre del 2022, un’enorme onda ha investito, tra gli altri, il  Fermi Gamma-Ray Space Telescope della Nasa, un telescopio con  fondamentale contributo dell’Italia grazie al lavoro di Asi, Inaf e Infn. È chiaro, da subito, che si tratta di un lampo di raggi gamma da segnare come Boat, ‘Brightest of all time’: il più luminoso di tutti i tempi. Il very Large Telescope dell’Eso, in Cile, ne individua la sorgente: una galassia a due miliardi di anni luce da noi.

LA PERTURBAZIONE DELLA IONOSFERA

Il fenomeno, potentissimo,  del 9 ottobre 2022 ha rivelato per la prima volta una forte perturbazione della parte più alta della ionosfera terrestre generata da un lampo di raggi gamma. È stato possibile stabilirlo grazie ai dati  del satellite INTEGRAL dell’Agenzia Spaziale Europea  e quelli del satellite  CSES-01, nato dalla collaborazione tra Italia e Cina. Sono loro ad aver registrato una perturbazione macroscopica del campo elettrico nella parte superiore della ionosfera, lo strato più alto e tenue dell’atmosfera terrestre, dovuta a un’improvvisa e forte corrente. Un effetto del genere non era mai stato osservato in questo strato dell’atmosfera. Le perturbazioni cui di solito la ionosfera va soggetta sono infatti legate all’attività del Sole. Ma non era questo il caso. Lo studio italiano, a prima firma Mirko Piersanti dell’Università degli studi dell’Aquila, combina insieme l’astronomia a raggi gamma e la ricerca delle interazioni tra Sole, Terra e cosmo. Piersanti ha lavorato con il principal investigator dello strumento Ibis a bordo di Integral, Pietro Ubertini dell’Inaf. “Siamo stati fortunati- ha dichiarato Piersanti- perché, al momento dell’arrivo del lampo, il satellite CSES si trovava dalla parte del pianeta colpita dall’enorme flusso di raggi gamma”. Un flusso così consistente da avere, una volta arrivato sulla Terra, ancora abbastanza energia da perturbare la nostra atmosfera in modo molto marcato, spostando  la ionosfera verso il basso per tutta la sua durata. Un effetto simile, spiegano i ricercatori,  si registra di solito durante brillamenti solari di forte intensità che provocano veri e propri black-out radio. Statisticamente, un lampo di raggi gamma così intenso colpisce la Terra ogni diecimila anni. Se fosse stato generato da un’esplosione simile nella nostra galassia, avrebbe alterato in maniera sensibile la nostra biosfera. Come sostengono alcuni, potrebbero esserci proprio fenomeni come quello del potente lampo di raggi gamma alla base delle estinzioni di massa avvenute in epoche remote sul nostro pianeta.

“È sorprendente come fenomeni che avvengono nello spazio profondo riescano a produrre conseguenze così significative sul nostro pianeta”, ha commentato Piergiorgio Picozza dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), responsabile della collaborazione CSES-Limadou.

L’interazione del lampo di raggi gamma con la ionosfera è durata più di 800 secondi (quasi un quarto d’ora) ed è stata così intensa da attivare i rivelatori di fulmini in India. In Germania, strumenti a terra hanno registrato per ore disturbi della trasmissione radio ionosferica. Conoscendo bene gli effetti che lampi di luce solare provocano nella ionosfera, i ricercatori italiani della collaborazione CSES hanno capito che un lampo straordinariamente intenso come quello del 9 ottobre 2022 poteva avere avuto un impatto profondo sulla parte alta dell’atmosfera. In passato solo alcuni lampi di raggi gamma erano stati in grado di generare variazioni significative sulla ionosfera, ma solo a basse quote e di notte, quando il contributo legato all’illuminazione solare non è presente. Non era mai stato osservato l’effetto di un lampo di raggi gamma all’altezza dell’alta atmosfera dove orbita CSES-01.

“Questo risultato avvalora la scelta dell’ASI di sostenere fin dal 2016 un team multidisciplinare per l’analisi dei dati CSES, che include astrofisici, geofisici, fisici delle particelle, fisici dell’atmosfera ed esperti di space weather”, sottolinea Simona Zoffoli dell’Unità Osservazione della Terra dell’Agenzia Spaziale Italiana. “La contaminazione tra diverse competenze è preziosa e ha permesso di utilizzare i dati di CSES per obiettivi nuovi inizialmente non previsti”.

La ionosfera, tra 50 e 950 km di altitudine, è uno strato fondamentale per la propagazione delle onde radio, senza la quale non si potrebbero effettuare trasmissioni radio di bassa frequenza attorno al pianeta. La sua densità è però così bassa che i satelliti riescono a orbitare al suo interno. Uno di questi satelliti è proprio CSES-01, che monitora l’alta ionosfera (oltre 350 km di altitudine) e la magnetosfera per rivelare perturbazioni collegabili a fenomeni naturali sia di origine terrestre, come terremoti, tsunami o eruzioni vulcaniche, sia di origine esterna come le perturbazioni dovute a tempeste solari.