I GRB sono dei lampi di raggi γ distribuiti isotropicamente sulla sfera celeste, che appaiono improvvisamente con una frequenza media di 1 al giorno. Sono la conseguenza di eventi esplosivi molto più potenti delle supernovae, infatti sono chiamati anche "ipernovae". Per spiegare come si originano sono stati proposti vari modelli; il più accreditato è quello denominato "palla di fuoco", secondo il quale in una prima fase si ha un'implosione della stella che si trasforma in un buco nero; poi parte della materia viene espulsa formando la palla di fuoco, accompagnata da getti di plasma. L'energia prodotta viene trasformata, in questa materia in espansione, in fotoni ad altissima frequenza, neutrini ed energia cinetica e viene emessa come raggi γ, formando così il GRB.

Fig. 1: Animazione di un lampo gamma costruita con le immagini prese dal Telescopio Spaziale Hubble. (Credit:Courtesy ESA)

In base alla loro origine i GRB vengono suddivisi in due gruppi:

• quelli che si formano in seguito alla fusione di due oggetti compatti, stelle di neutroni o buchi neri, che generalmente producono un burst di breve durata;
• quelli prodotti dal collasso di una stella di massa superiore a 30 volte quella solare, con il nucleo che ruota rapidamente; generalmente sono più lunghi (anche qualche decina di secondi).

Potrebbero essere pericolosi per la Terra i GRB che esplodono a meno di 6500 anni luce da noi, distanza entro la quale si stima appaiono con una frequenza di 1 ogni 7x10⁸ anni. Infatti emettendo i GRB un flusso di fotoni pari a L~5x10⁵⁰ erg/sec, nella banda 0.3-2 MeV (X e γ) in due fasci di radiazione, collimati lungo l'asse di rotazione della stella originaria, occorre che la Terra si trovi vicino alla direttrice dei fasci, evento molto raro. Se ciò accadesse, l’atmosfera terrestre assorbirebbe gran parte della radiazione, ma verrebbe notevolmente alterata: l'interazione dei fotoni γ con la troposfera porterebbe alla dissociazione dell'azoto molecolare (N₂), con conseguente formazione di ossidi d'azoto e drastica riduzione dell'ozono, provocando alterazioni del DNA delle specie viventi ed eventuale estinzione delle medesime.
Una recente teoria (Dar, Laor & Shaviv - Physical Review Letters, 80, 5813, 1998; Melott et al. - Int. J. Astrobiology 3, 55, 2004) ipotizza che un GRB originatosi entro 6000 anni luce da noi sia il responsabile dell'estinzione avvenuta sul nostro pianeta nell'Odoviciano-Siluriano (443.7x10⁶ anni fa), durante il quale la rapida distruzione dello strato di ozono e l'uccisione del plancton, hanno portato all'estinzione del 60-70% delle specie viventi, tra cui i trilobiti. L'ipotesi è stata avanzata in quanto gli studi geologici hanno evidenziato che in quel periodo sono presenti due eventi successivi, una estinzione rapida ed un periodo glaciale di lunga durata.

Fig. 2: Foto di un fossile di trilobita del periodo Siluriano. (Credit:Courtesy Wikipedia)

Nella costellazione del Sagittario la stella WR 104, distante 8000 anni luce, a causa della sua enorme massa è destinata ad esplodere e potrebbe diventare un GRB pericoloso per noi in futuro, in quanto le misurazioni ottiche effettuate da Terra mostrano che il suo asse di rotazione è puntato verso la Terra. Si tratta di un sistema binario in cui le due stelle ruotano vorticosamente l'una attorno all'altra generando una nube a spirale estesa 20 volte il nostro Sistema Solare, grazie ai venti stellari prodotti dalle due stelle.

Fig. 3: Immagine presa dal telescopio Keck del sistema binario WR 104, che potrebbe diventare un GRB in futuro, e della nube a spirale che i loro venti stellari generano. (Credit:Courtesy NASA)