di Tommaso Scarabelli

Su tutti i libri di scienze possiamo trovare una spiegazione di come si sono formati i primi elementi della tavola periodica, come ad esempio l’Elio, grazie alla fusione che avviene all’interno di stelle come il Sole. Ma gli altri elementi, e in particolare quelli pesanti, dove si sono formati?

Questa è la domanda a cui il dott. Gabriele Cescutti dell’Osservatorio astronomico di Trieste ha cercato di rispondere durante una conferenza gratuita tenutasi nella sede AFAM (Associazione Friulana di Astronomia e Meteorologia) di Remanzacco il 23 marzo. Il titolo della conferenza? “Il mistero della stella d’oro: come sono nati gli elementi?”

Cescutti è un astrofisico udinese il cui principale campo di indagine sono appunto i modelli di evoluzione chimica delle galassie e la formazione degli elementi nello spazio interstellare.

 

Collisione fra due stelle di neutroni

Secondo le ricerche di Cescutti e di altri esperti del campo, mentre il sito astrologico principale di produzione degli elementi pesanti non è stato ancora precisamente determinato, alcuni possibili siti identificati fino ad ora sono i luoghi di esplosione di supernovae e di stelle di neutroni in collisione, corpi celesti di piccole dimensioni che si formano in seguito al collasso gravitazionale di una stella massiccia. Esse sono chiamate in tal modo poiché la pressione nel loro nucleo, dovuta alla loro altissima densità, causa la fusione fra protoni e neutroni generando così neutroni.

A volte due stelle di neutroni si avvicinano esercitando la loro forza di gravità l’una sull’altra, distorcendo lo spazio-tempo fino a fondersi e provocando infine una forte esplosione, rilasciando energia e materia. Sembra proprio la liberazione di tale energia la causa della nascita di elementi pesanti.

Proprio lo scorso anno abbiamo assistito fortunatamente alla scoperta dell’emissione di onde gravitazionali associata alla coalescenza (fusione) di due stelle di neutroni. Questo evento (raro e spettacolare) ci ha permesso di confermare l’esistenza delle onde gravitazionali, teorizzate da Einstein nella sua Teoria della Relatività Generale, ma è stato anche un punto di partenza per questa ricerca. L’osservazione di questo fenomeno è stato possibile grazie alla collaborazione LIGO-VIRGO, il cui interferometro (lo strumento creato apposta per rilevare la presenza di onde gravitazionali) è collocato in provincia di Pisa. Per questo motivo l’Italia è fra i protagonisti di questa indagine scientifica riguardo la nascita degli elementi.

 

Immagine della nebulosa Elica, chiamata l’Occhio di Dio e

originatasi in seguito alla fine del ciclo vitale di una stella solare


In particolare si è indagato sul problema del sito di produzione dell’Europio, estendendo la ricerca anche ad altri elementi quali Bario, Stronzio, Rubidio e Zirconio per ulteriori conferme dei risultati ottenuti.
La collisione di due stelle di neutroni può spiegare la diffusione di Europio e Ferro nel galactic halo, la regione di spazio che circonda le galassie spirali.

La combinazione di due processi per la formazione di elementi pesanti (r-process e s-process) sembra invece adatta a riprodurre i dati osservati per gli elementi Stronzio, Bario e Zirconio, oltre che l’Europio.

Fino ad ora lo scenario che riproduce meglio i dati raccolti è quello di un evento misto fra l’esplosione di una supernova e la collisione di due stelle di neutroni.

Sono ancora in corso infatti numerose rilevazioni ed osservazioni su questi fenomeni tutt’altro che all’ordine del giorno e che potrebbero un giorno spiegare la storia dell’universo.