Oro e platino vengono dalle stelle

Lo studio “Heavy element production in a compact object merger observed by JWST”, pubblicato oggi su Nature da un team di scienziati provenienti da 18 Paesi, tra i quali Mattia Bulla del Dipartimento di fisica e scienze della Terra dell’Università degli Studi di Ferrara (UniFe),  ha cercato di rispondere a una domanda: «In quali regioni dello spazio si creano l’oro, il platino e altri elementi più pesanti del ferro?»  

Come spiegano all’UniFe, «Rispondere a questa domanda è stato fino a oggi difficile: sebbene agli scienziati fosse noto che sono necessari livelli estremi di densità, non riproducibili sulla Terra, non era chiaro in quali regioni dell’Universo fosse possibile raggiungere tali condizioni».

Ma il mistero è stato svelato dal team di scienziati che, grazie al telescopio spaziale James Webb,  è riuscito a osservare la fusione di due stelle di neutroni e assistere alla creazione di elementi pesanti.

A Unife il Bulla si occupa di studiare i segnali provenienti dalle kilonove, caratteristiche radiazioni emesse dal materiale espulso durante la fusione di due stelle e spiega che «Le stelle di neutroni sono oggetti estremamente compatti, aventi una massa simile a quella del nostro Sole ma racchiusa in una regione di solo una ventina di km di diametro. La loro densità è così elevata che un cucchiaino di materia contenuta in queste stelle peserebbe 1 miliardo di tonnellate. Quando due di queste stelle compatte si trovano in un sistema binario e si avvicinano fino a scontrarsi, si vengono a creare condizioni tali da convertire neutroni liberi, presenti in grandi quantità in queste stelle, in oro, platino e altri elementi pesanti della tavola periodica. La fusione di due stelle di neutroni è capace di rilasciare in pochi secondi una quantità di energia gigantesca, comparabile a quella che il nostro Sole avrà rilasciato al termine della sua lunga vita di miliardi di anni. Inoltre, il materiale espulso durante la fusione delle due stelle espande a velocità prossime a quelle della luce (diverse decine di migliaia di km al secondo) ed emette una radiazione caratteristica che prende il nome di kilonova. Tale rapidità fa sì che il segnale di kilonova si affievolisca rapidamente e venga emesso nell’infrarosso. Per questo fino a oggi è stato visto solo una manciata di volte».

Proprio l’osservazione di un debole segnale infrarosso avvenuta a marzo ha catturato l’attenzione del eam di scienziati guidato dall’olandese Andrew Levan della Radboud Universiteit che, osservando l’evento con il telescopio spaziale James Webb  ha scoperto che all’interno del materiale espulso erano stati forgiati elementi pesanti».

Bulla, che ha contribuito all’analisi e interpretazione del segnale ricevuto, spiega ancora: «Lo spettro osservato con il James Webb ha mostrato un eccesso di energia rilasciata in un range di lunghezze d’onda ben specifico, tra i 2 e i 2.5 micrometri, compatibile con la presenza di tellurio creato durante la fusione delle due stelle di neutroni».

All’IniFe concludono: «La ricerca ha profonde implicazioni per quanto riguarda lo studio sull’origine degli elementi della tavola periodica, confermando che le fusioni di stelle di neutroni sono un luogo privilegiato per sintetizzare molti degli elementi pesanti che troviamo sulla Terra. Tra questi vi sono, ad esempio, il neodimio, indispensabile per il funzionamento dei nostri cellulari, e lo iodio, fondamentale per la salute dell’organismo umano».

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