Due stelle di neutroni si frantumarono e scossero l'universo, innescando un'esplosione epica chiamata "kilonova" che sputava nello spazio un sacco di materiale ultra-denso e ultrahot. Ora, gli astronomi hanno riportato le prove più conclusive che, a seguito di quell'esplosione, si sia formato un elemento di anello mancante che potrebbe aiutare a spiegare qualche confusione chimica dell'universo.
Quando quel tremito - increspature nello stesso tessuto dello spazio-tempo, chiamato onde gravitazionali - raggiunse la Terra nel 2017, scatenò i rivelatori di onde gravitazionali e divenne la prima collisione di stelle di neutroni mai rilevata Immediatamente, i telescopi di tutto il mondo ruotarono attorno a studiare la luce del kilonova risultante. Ora, i dati di quei telescopi hanno rivelato forti prove del vortice di stronzio nella materia espulsa, un elemento pesante con una storia cosmica che era difficile da spiegare dato tutto ciò che gli astronomi sanno sull'universo.
La terra e lo spazio sono disseminati di elementi chimici di diverso tipo. Alcuni sono facili da spiegare; l'idrogeno, costituito nella sua forma più semplice di un solo protone, esisteva poco dopo il Big Bang quando iniziarono a formarsi particelle subatomiche. Anche l'elio, con due protoni, è abbastanza facile da spiegare. Il nostro sole lo produce continuamente, distruggendo gli atomi di idrogeno attraverso la fusione nucleare nella sua pancia calda e densa. Ma elementi più pesanti come lo stronzio sono più difficili da spiegare. Per molto tempo, i fisici hanno pensato che questi elementi pesanti si formassero soprattutto durante le supernova - come i kilonova ma su scala minore e risultanti dall'esplosione di stelle massicce alla fine della loro vita. Ma è diventato chiaro che le supernove da sole non possono spiegare quanti elementi pesanti ci sono nell'universo.
Lo stronzio che si manifesta all'indomani di questa prima collisione di stelle di neutroni rilevata potrebbe aiutare a confermare una teoria alternativa, secondo cui queste collisioni tra oggetti molto più piccoli e ultra-densi producono effettivamente la maggior parte degli elementi pesanti che troviamo sulla Terra.
La fisica non ha bisogno di supernova o di fusioni di stelle di neutroni per spiegare ogni atomo grosso in circolazione. Il nostro sole è relativamente giovane e leggero, quindi fonde principalmente idrogeno in elio. Ma le stelle più grandi e più vecchie possono fondere elementi pesanti come il ferro con i suoi 26 protoni, secondo la NASA. Tuttavia nessuna stella diventa abbastanza calda o densa prima degli ultimi momenti della sua vita da produrre elementi tra il 27-protone cobalto e l'uranio 92-protone.
Eppure, troviamo sempre elementi più pesanti sulla Terra, come ha notato una coppia di fisici in un articolo del 2018 pubblicato sulla rivista Nature. Quindi, il mistero.
Circa la metà di quegli elementi extra-pesanti, incluso lo stronzio, sono formati attraverso un processo chiamato "cattura rapida di neutroni" o "processo r" - una serie di reazioni nucleari che si verificano in condizioni estreme e possono formare atomi con nuclei densi caricati con protoni e neutroni. Ma gli scienziati devono ancora capire quali sistemi nell'universo sono abbastanza estremi da produrre il volume puro di elementi di processo a R visti nel nostro mondo.
Alcuni avevano suggerito che le supernove fossero le colpevoli. "Fino a poco tempo fa, gli astrofisici affermavano con cautela che gli isotopi formati in eventi di r-process erano originati principalmente da supernove di collasso del nucleo", hanno scritto gli autori di Nature nel 2018.
Ecco come funzionerebbe quell'idea della supernova: far esplodere, morire le stelle crea temperature e pressioni oltre tutto ciò che hanno prodotto nella vita, e sputa materiali complessi nell'universo in brevi, violenti bagliori. Fa parte della storia che Carl Sagan raccontava negli anni '80, quando diceva che siamo tutti fatti di "materiale stellare".
Recenti lavori teorici, secondo gli autori di quell'articolo di Nature del 2018, hanno dimostrato che le supernova potrebbero non produrre abbastanza materiali di processo per spiegare la loro preponderanza nell'universo.
Inserisci le stelle di neutroni. I cadaveri superdensi lasciati dopo alcune supernova (superati solo da buchi neri in massa per pollice cubo) sono minuscoli in termini stellari, vicini per dimensioni alle città americane. Ma possono superare le stelle a grandezza naturale. Quando si scontrano, le esplosioni che ne risultano scuotono il tessuto dello spazio-tempo più intensamente di qualsiasi altro evento che non sia lo scontro di buchi neri.
E in quelle furiose fusioni, gli astronomi hanno iniziato a sospettare che si potessero formare abbastanza elementi di processo per spiegare il loro numero.
I primi studi sulla luce della collisione del 2017 hanno suggerito che questa teoria era corretta. Gli astronomi hanno visto prove di oro e uranio nel modo in cui la luce filtrava attraverso il materiale dall'esplosione, come riportato da Live Science all'epoca, ma i dati erano ancora confusi.
Un nuovo articolo pubblicato ieri (23 ottobre) sulla rivista Nature offre la conferma più ferma di quei primi rapporti.
"In realtà ci è venuta l'idea che potremmo vedere lo stronzio abbastanza rapidamente dopo l'evento. Tuttavia, dimostrando che questo è stato il caso si è rivelato molto difficile", ha scritto l'autore dello studio Jonatan Selsing, astronomo dell'Università di Copenaghen, detto in una dichiarazione.
Gli astronomi non erano sicuri al momento esattamente come sarebbero stati gli elementi pesanti nello spazio. Ma hanno analizzato nuovamente i dati del 2017. E questa volta, dato più tempo per lavorare sul problema, hanno trovato una "caratteristica forte" nella luce che proveniva dal kilonova che punta proprio allo stronzio - una firma del processo r e la prova che altri elementi probabilmente si sono formati lì come bene, hanno scritto nel loro articolo.
Nel corso del tempo, parte del materiale di quel kilonova probabilmente si farà strada nella galassia e forse diventerà parte di altre stelle o pianeti, hanno detto. Forse, alla fine, porterà i futuri fisici alieni a guardare in alto nel cielo e chiedersi da dove provengano tutte queste cose pesanti sul loro mondo.
