Origine degli elementi pesanti: nuova teoria

La proprietà meno nobile della pietra filosofale, secondo gli alchimisti, era la trasmutazione del “vile metallo” in oro. Oggi, gli astrofisici vanno alla ricerca di quale fenomeno (o insieme di fenomeni) abbia prodotto tutto l’oro presentefale nel cosmo, così come l’origine di tutti gli elementi chimici più pesanti del ferro. Quegli elementi, cioè, che non vengono creati dalle normali reazioni termonucleari che fanno brillare una stella, bensì da processi più violenti, come potrebbero essere delle esplosioni stellari. infatti un paio di anni fa è stato provato sperimentalmente la fusione di due stelle di neutroni porta alla creazione di diversi elementi più pesanti del ferro, atomi formati attraverso la “nucleosintesi da processo r” e dispersi nello spazio dall’esplosione detta di “kilonova”.

Attualmente un nuovo studio suggerisce che la maggior parte degli elementi più pesanti del ferro possano venire generati da una tipologia di esplosione stellare finora trascurata, la cosiddetta collapsar (collapsing-star). Questo fenomeno parte da vecchie stelle massicce – grandi circa 30 volte la massa del Sole – in rapida rotazione, che arrivano a collassare sotto la loro stessa gravità, dando origine a un buco nero, esplodendo come supernove e sprigionando una quantità enorme di energia.

Secondo le simulazioni effettuate dal gruppo di ricerca al super-computer del centro di ricerca Ames della Nasa, fino all’80 per cento degli elementi pesanti presenti nell’universo potrebbe essere formato dalle collapsar. Pur essendo molto rare, spiegano gli autori, sono molto ricche di elementi più pesanti del ferro; elementi che vengono lanciati a grande velocità nello spazio, raggiungendo regioni anche molto distanti dal punto dell’esplosione. Inoltre, le simulazioni restituiscono quantità e distribuzione di elementi chimici straordinariamente simili a quelle riscontrabili nel Sistema solare.

Il prossimo passo sarà confermare il modello teorico con le osservazioni, come quelle che saranno possibili grazie il telescopio spaziale James Webb della Nasa, il cui lancio è attualmente previsto nel 2021. I suoi strumenti a infrarossi sarebbero infatti in grado di rilevare le radiazioni emesse dagli elementi pesanti provenienti dall’esplosione delle supernove.

Queste osservazioni sono rese particolarmente difficili dalla rarità di collapsar vicine, ma racchiudono la chiave per la comprensione della nucleosintesi degli elementi pesanti nell’universo.

Il passo successivo sarà quello di cercare nelle curve di luce e, soprattutto, negli spettri delle collapsar conferme (o smentite) delle predizioni osservative che vengono fuori dalle simulazioni presentate in questo articolo. Insomma, si vedrà.

Fonte: INAF