Il lampo gamma cosmico più intenso mai registrato ha investito la Terra “scombussolando” la ionosfera

Il lampo di raggi (o gamma-ray burst, GRB) più potente mai rilevato, a cui è stato assegnato il codice GRB 221009A, avrebbe perturbato la parte alta della nostra ionosfera dopo aver investito la Terra. A dirlo è uno studio a guida italiana pubblicato sulla prestigiosa rivista scientifica Nature Communications, che ha analizzato l'evento registrato da diversi satelliti il 9 ottobre 2022 alle ore 15:21 italiane. Scopriamo cos'è successo e quali effetti ha provocato nella ionosfera terrestre.

Le osservazioni del lampo gamma GRB 221009A

Quasi 2 miliardi di anni fa, in una galassia nella direzione della costellazione della Freccia avvenne una gigantesca esplosione stellare, forse dovuta al collasso del nucleo di una stella particolarmente massiccia in un buco nero. L'esplosione ha emesso una enorme quantità di energia, in parte sotto forma di un intenso fascio di raggi gamma, radiazioni elettromagnetiche ad altissima energia. Dopo un viaggio di 2 miliardi di anni, una parte di queste radiazioni energetiche ha investito il nostro pianeta, venendo rilevata dai satelliti di osservazione astronomica sotto forma del gamma-ray burst che gli astronomi hanno chiamato GRB 221009A.

Il fenomeno è stato osservato anche dal satellite INTEGRAL (International Gamma-Ray Astrophysics Laboratory) dell'ESA: la fase più intensa del fenomeno è durata circa 7 minuti, ma il riverbero (in gergo afterglow) è stato osservabile molto più a lungo. Si è trattato di una misura assolutamente eccezionale, 10 volte più potente dei più potenti lampi gamma osservati nei precedenti 60 anni di osservazioni. Una qualifica che gli è valso il titolo, ricalcato sul gergo sportivo, di “BOAT” (“brightest of all time”). Secondo una proiezione statistica, un GRB di questa intensità colpisce la Terra ogni 10.000 anni.

Contemporaneamente, il satellite CSES-01 (China Seismo-Electromagnetic Satellite), frutto di una collaborazione tra l'ASI (l'agenzia spaziale italiana) e la CNSA (l'agenzia nazionale cinese per lo spazio) per il monitoraggio della parte superiore della ionosfera terrestre, ha rilevato una intensa perturbazione del campo elettrico nella parte alta della ionosfera, dovuta alla formazione di una improvviso e intenso flusso di cariche elettriche negli strati superiori dell'atmosfera. La possibilità per un fenomeno estremamente energetico come un gamma-ray burst di interferire con l'atmosfera terrestre era già stato ipotizzato, ma mai rilevato in maniera tanto chiara e tanto intensa.

Gli effetti sulla ionosfera terrestre

Uno studio, condotto da un gruppo di ricerca a guida italiana ha dimostrato che il fenomeno spaziale ha causato una significativa alterazione della ionosfera terrestre. I raggi gamma, radiazioni elettromagnetiche altamente energetiche, hanno interagito con gli atomi e le molecole di questa parte alta dell'atmosfera, strappando loro gli elettroni che si muovevano intorno ai nuclei e causando così un aumento delle particelle cariche in alta quota (ioni positivi ed elettroni negativi). Ciò ha generato una variazione della conducibilità elettrica di quello strato dell'atmosfera tale da produrre una variazione del campo elettrico ionosferico. Il risultato è che il lampo gamma ha essenzialmente “schiacciato” la ionosfera contro la superficie del nostro pianeta, in un modo che i satelliti progettati per studiare l'atmosfera hanno potuto individuare in maniera inequivocabile.

Questo effetto, che finora era stato osservato solo in caso di brillamenti solari, ci dice che i fenomeni ad alta energia di origine cosmica possono avere un effetto misurabile sull'atmosfera terrestre, in questo caso nella forma di una perturbazione della ionosfera. Bisogna infatti considerare che l'origine di questo lampo gamma è in una esplosione stellare avvenuta in un'altra galassia, a una distanza di oltre 2 miliardi di anni luce da noi: se un'evento simile dovesse avvenire nella nostra galassia le conseguenze potrebbero essere estremamente più intense, e molto più pericolose, mettendo in pericolo la sopravvivenza della biosfera terrestre. Alcuni ricercatori hanno infatti avanzato l'ipotesi che un fenomeno come questo possa essere stato la causa di alcune di alcune delle estinzioni di massa che sono avvenute periodicamente nella storia del nostro pianeta.

Che cos'è la ionosfera?

La ionosfera è lo strato esterno dell'atmosfera terrestre che contiene particelle elettricamente cariche (ioni ed elettroni) in uno stato della materia noto come plasma a bassa densità. Si estende dai 45 km di quota fino a oltre 950 km, e si sovrappone ad altri strati atmosferici come la mesosfera, la termosfera, e l'esosfera. La ionosfera è ben conosciuta per le sue proprietà di riflessione delle onde radio, e viene utilizzata fin dai tempi del “telegrafo senza fili” di Guglielmo Marconi per la trasmissione di segnali radio a grande distanza, ma nelle sue parti superiori (oltre 350 km di quota) la sua densità è così bassa che satelliti e oggetti spaziali si muovo tranquillamente al suo interno senza subire conseguenze particolari se non per il decadimento delle orbite a lungo termine.

Essendo formata da particelle dotate di una carica elettrica, la ionosfera è particolarmente sensibile ai fenomeni spaziali con una componente elettromagnetica, primo fra tutti il vento solare: un flusso continuo di particelle cariche (protoni ed elettroni) emesso dal Sole e che soffia attraverso il Sistema Solare. Per esempio, è proprio a causa delle interazioni tra vento solare, atmosfera terrestre, e campo geomagnetico che si formano i fenomeni legati alle aurore polari.

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