I gamma ray burst (GRB o lampi gamma) sono intensi lampi di raggi gamma che possono durare da pochi millisecondi a diverse decine di minuti. Queste potenti esplosioni costituiscono il fenomeno più energetico finora conosciuto dopo il Big Bang. I GRB sono fenomeni abbastanza frequenti (all'incirca uno al giorno) e la loro distribuzione nel cielo è isotropa, ovvero avvengono in direzioni del tutto casuali ed imprevedibili. I GRB sono eventi cosmologici, situati in galassie esterne alla Via Lattea e talvolta molto lontane. Il lampo gamma più lontano finora osservato, denominato GRB 050904, è avvenuto ad una distanza di 13 miliardi di anni luce dalla Terra.
Una nuova era nello studio di questi oggetti celesti è iniziata nel 1997 con la scoperta del primo afterglow, l'emissione residua associata ad un GRB e visibile in tutte le bande spettrali (radio, IR, ottico, UV, raggi X).
Per decenni, non si è saputo quasi nulla sui gamma ray burst. Ne erano sconosciute le origini e la distribuzione, spaziale e statistica. I lampi di raggi gamma stessi mostravano una grande varietà: potevano durare da una frazione di secondo a diversi minuti, presentavano una grande varietà di spettri, che non assomigliavano a nulla di quanto allora conosciuto. Non può sorprendere che la mancanza di limiti osservativi portò ad una profusione di teorie: evaporazione dei buchi neri, brillamenti magnetici su nane bianche, accrescimento di stelle di neutroni, accrescimento di antimateria, tipi esotici di supernove e rapida dissipazione dell'energia di rotazione di un buco nero supermassiccio (per fornire solo alcuni esempi).
Da allora la situazione è molto più chiara. Secondo le teorie correnti, queste potenti emissioni di raggi gamma sono generate dall'accrescimento di materia su un buco nero. È abbastanza sicuro che ci sono almeno due tipologie differenti di progenitori (o cause) dei gamma ray burst: una responsabile delle emissioni di lunga durata e spettro molle (GRB lunghi) e una responsabile delle emissioni di corta durata e spettro duro (GRB corti). Si teorizza che progenitori dei GRB lunghi siano dovuti al collasso dei nuclei di stelle massicce, a bassa metallicità; i progenitori dei GRB corti non sono ancora stati identificati, ma il modello che desta migliori speranze li vede frutto della fusione di due stelle di neutroni.
Il 19 dicembre 2004, la luce di una esplosione stellare è arrivata fino alla Terra. Il satellite Integral dell’ESA registrò l'intero evento, fornendo informazioni su GRB 041219A, uno dei più potenti GRB osservati in anni recenti, durato quasi 500 secondi.
I dati raccolti hanno permesso di evidenziare come i raggi gamma emessi fossero fortemente polarizzati e variassero notevolmente in orientazione e intensità. La polarizzazione è collegata direttamente alla struttura del campo magnetico del getto che rappresenta quindi uno dei parametri con cui è possibile studiare i meccanismi che producono e il getto stesso.
Attualmente non è ancora chiaro il modello fisico all’origine di questo getto e dei parametri ad esso connesso. In una prima ipotesi, il getto trasporta nello spazio una parte del campo magnetico dell’oggetto che è stato l’origine del fenomeno. Una seconda teoria implica che il getto generi il campo magnetico a una certa distanza nello spazio mentre una terza riguarda il caso estremo in cui il getto non contenga gas ma sia costituito solo da campo magnetico. Infine vi è un quarto modello in cui il getto si muove attraverso un campo di radiazione preesistente.
In ciascuno dei primi tre scenari, la polarizzazione è generata da radiazione di sincrotrone: il campo magnetico intrappola elettroni e li obbliga a muoversi su una traiettoria a spirale, rilasciando radiazione polarizzata. Nel quarto scenario la polarizzazione è impartita attraverso interazioni tra gli elettroni nel getto e i fotoni nel campo di radiazione esistente.
Lo staff che ha esaminato i risultati di Integral ritiene essi possano far propendere per il modello di sincrotrone, e che dei tre scenari il più probabile sia il primo, in cui il getto trascina il campo magnetico del motore centrale nello spazio. Tuttavia sarebbe necessario effettuare la misurazione della polarizzazione di ogni GRB, per vedere se lo stesso meccanismo si applica a tutti questi fenomeni.
