- Il lampo che ha illuminato l'invisibile
- Cosa sono i vuoti cosmici e perché nascondono un segreto
- GRB 221009A: l'esplosione cosmica più potente mai registrata
- Un numero piccolissimo, un significato enorme
- Il ruolo della ricerca italiana
- Domande frequenti
Il lampo che ha illuminato l'invisibile
C'è un magnetismo fossile che permea l'universo, un'eco debolissima del Big Bang che nessuno era mai riuscito a catturare direttamente. Ora, per la prima volta, un gruppo internazionale di ricercatori — con un contributo significativo di istituzioni italiane — è riuscito a rilevarne le tracce nei vuoti cosmici tra le galassie, quegli sterminati spazi apparentemente vuoti che separano le grandi strutture dell'universo.
Lo strumento chiave non è stato un telescopio convenzionale né un esperimento di laboratorio, ma un evento cosmico di violenza inaudita: il lampo di raggi gamma GRB 221009A, l'esplosione più potente mai osservata dall'umanità. La ricerca, coordinata dalla fisica Lea Burmeister, ha fissato un limite inferiore per l'intensità dei campi magnetici intergalattici pari a 25 miliardesimi di miliardesimi di gauss. Un valore infinitesimale, eppure sufficiente a confermare che il campo magnetico primordiale — generato nei primi istanti dopo il Big Bang — esiste davvero e pervade ancora oggi il cosmo.
Cosa sono i vuoti cosmici e perché nascondono un segreto
L'universo, a grande scala, non è distribuito in modo uniforme. Galassie e ammassi di galassie si dispongono lungo filamenti giganteschi, una sorta di rete cosmica che ricorda la struttura di una spugna. Tra questi filamenti si estendono i vuoti cosmici: regioni vastissime, con densità di materia estremamente bassa, che possono raggiungere centinaia di milioni di anni luce di diametro.
Proprio perché quasi privi di materia, questi vuoti sono considerati dagli astrofisici una sorta di "capsula del tempo". Al loro interno, i processi astrofisici che modificano e amplificano i campi magnetici — come la formazione stellare o la dinamica dei gas nelle galassie — non hanno mai operato. Qualsiasi campo magnetico presente in queste regioni, quindi, dovrebbe essere un residuo diretto delle condizioni primordiali dell'universo.
Il problema, fino a oggi, era misurarlo. Le intensità previste dai modelli teorici sono talmente basse da sfuggire a qualsiasi strumento diretto. Serviva un segnale cosmico abbastanza potente e abbastanza lontano da attraversare questi vuoti lasciando un'impronta rilevabile.
GRB 221009A: l'esplosione cosmica più potente mai registrata
Quel segnale è arrivato il 9 ottobre 2022. Il lampo di raggi gamma GRB 221009A — ribattezzato dalla comunità scientifica BOAT (Brightest Of All Time), il più brillante di tutti i tempi — ha raggiunto i rivelatori spaziali con un'energia senza precedenti. Originato dal collasso di una stella massiccia a circa 2,4 miliardi di anni luce dalla Terra, il fenomeno ha prodotto un fascio di fotoni ad altissima energia che ha attraversato vaste porzioni di spazio intergalattico prima di raggiungerci.
I raggi gamma di altissima energia, viaggiando attraverso il cosmo, interagiscono con la luce di fondo dell'universo e generano coppie di particelle — elettroni e positroni — che a loro volta producono fotoni secondari. Ed è qui che entra in gioco il campo magnetico: se nei vuoti cosmici esiste un campo magnetico residuo, per quanto debole, esso deflette le traiettorie di queste particelle cariche, alterando le caratteristiche del segnale gamma che alla fine raggiunge i nostri strumenti.
Analizzando con estrema precisione il modo in cui il segnale del GRB 221009A si è propagato e si è "allargato" nello spazio e nel tempo, i ricercatori sono riusciti a porre un vincolo osservativo su quel campo magnetico. Non una misura diretta della sua intensità, ma un limite inferiore: il campo magnetico nei vuoti cosmici non può essere più debole di 25 miliardesimi di miliardesimi di gauss (2,5 × 10⁻¹⁷ gauss). Altrimenti, il segnale osservato non sarebbe coerente con i dati raccolti.
Un numero piccolissimo, un significato enorme
Per dare un'idea della scala: il campo magnetico terrestre misura circa mezzo gauss. I magneti da frigorifero arrivano a qualche decina di gauss. Qui si parla di un valore inferiore di diciassette ordini di grandezza rispetto al campo terrestre. Eppure questo risultato è tutt'altro che trascurabile.
Stabilire che esiste un campo magnetico — per quanto infinitesimale — nei vuoti cosmici ha implicazioni profonde. Significa che il magnetismo primordiale non è soltanto un'ipotesi teorica ma un fenomeno reale, sopravvissuto a quasi 14 miliardi di anni di evoluzione cosmica. E soprattutto, offre un vincolo osservativo prezioso per discriminare tra i diversi modelli che descrivono la fisica dei primissimi istanti dopo il Big Bang.
Alcune teorie prevedono la generazione di campi magnetici durante le transizioni di fase dell'universo primordiale, altre li collegano a meccanismi inflazionari. Avere un dato concreto — un floor sotto il quale il campo non può scendere — permette di escludere intere famiglie di modelli e di restringere il campo delle ipotesi plausibili.
Il ruolo della ricerca italiana
Lo studio, stando a quanto emerge dalla pubblicazione, coinvolge istituzioni italiane che hanno contribuito sia all'analisi dei dati sia alla modellistica teorica. L'Italia vanta una tradizione consolidata nel campo dell'astrofisica delle alte energie e della cosmologia osservativa, con gruppi di ricerca attivi presso l'INAF (Istituto Nazionale di Astrofisica), l'INFN (Istituto Nazionale di Fisica Nucleare) e diverse università.
La partecipazione italiana a questa scoperta si inserisce in un contesto più ampio di eccellenza nella ricerca astrofisica, che ha visto il nostro Paese protagonista in missioni spaziali dedicate ai raggi gamma — come il satellite AGILE dell'ASI — e nelle collaborazioni internazionali per l'osservazione dell'universo ad alte energie. Si tratta di un patrimonio scientifico che, nonostante le note difficoltà strutturali del sistema della ricerca nel nostro Paese, continua a produrre risultati di frontiera.
La scoperta del team di Lea Burmeister apre ora la strada a nuove indagini. I futuri osservatori di raggi gamma di nuova generazione — come il Cherenkov Telescope Array, in fase di costruzione anche con partecipazione italiana — promettono di migliorare significativamente la sensibilità a questi segnali, avvicinando la comunità scientifica a una misura sempre più precisa del campo magnetico primordiale.
Una misura che, in ultima analisi, potrebbe raccontarci qualcosa di nuovo sull'istante in cui tutto ebbe inizio.
Domande frequenti
Cos'è il campo magnetico primordiale?
È un campo magnetico che si ritiene sia stato generato nei primissimi istanti dopo il Big Bang, durante le fasi iniziali dell'evoluzione dell'universo. A differenza dei campi magnetici prodotti da stelle e galassie, quello primordiale permea anche le regioni più vuote del cosmo e rappresenta una traccia diretta delle condizioni fisiche dell'universo neonato.
Perché i vuoti cosmici sono così importanti per questa ricerca?
I vuoti cosmici sono regioni dello spazio quasi prive di materia, dove non si sono mai formati oggetti astrofisici in grado di generare o amplificare campi magnetici. Qualsiasi magnetismo rilevato al loro interno, quindi, è con ogni probabilità un residuo del campo magnetico primordiale, non contaminato da processi successivi.
Cosa significa un campo di 25 miliardesimi di miliardesimi di gauss?
Si tratta di un'intensità incredibilmente bassa — circa 10⁻¹⁷ gauss — miliardi di miliardi di volte più debole del campo magnetico terrestre. Tuttavia, il fatto stesso che esista un limite inferiore misurabile conferma la presenza di un campo magnetico nei vuoti intergalattici, un dato fondamentale per la cosmologia.
Qual è il ruolo dell'Italia in questa scoperta?
Istituzioni di ricerca italiane hanno partecipato attivamente allo studio, contribuendo all'analisi dei dati del lampo di raggi gamma GRB 221009A. L'Italia ha una lunga tradizione di eccellenza nell'astrofisica delle alte energie, con contributi significativi attraverso enti come l'INAF e l'INFN.
