Un’antica galassia conserva ricordo di antichi eventi

Un’antica galassia conserva ricordo di antichi eventi

Solo i pochi elementi più leggeri della tavola periodica si sono formati alcuni minuti dopo il Big Bang. Gli elementi chimici più pesanti sono stati creati dalle stelle, sia grazie al processo di fusione nucleare al loro interno sia in seguito a potenti esplosioni.

Tuttavia , gli scienziati sono stati in disaccordo per quasi 60 anni su come gli elementi più pesanti, come l’oro e il piombo, siano stati prodotti. Le nuove osservazioni di una piccola galassia scoperta lo scorso anno indicano che questi elementi pesanti sono probabilmente residui da rare collisioni tra due stelle di neutroni. Lo studio è stato pubblicato su Nature.

La nuova galassia, denominata Galassia Nana del Reticolo II (Reticulum II) a causa della sua posizione nella costellazione meridionale del Reticolo, comunemente conosciuta come La Rete (The Net), è una delle più piccole e più vicine a noi fra quelle conosciute. La sua vicinanza l’ha resa un bersaglio allettante per un team di astronomi, tra cui Josh Simon della Carnegie, che ha studiato il contenuto chimico delle galassie nelle vicinanze.

“Reticulum II contiene una maggior quantità di stelle con la luminosità necessaria per gli studi chimici rispetto a qualsiasi altra galassia nana ultra-debole trovata finora”,  ha spiegato Simon. Tali galassie ultra-deboli sono reperti dell’epoca in cui sono nate le prime stelle nell’Universo. Esse orbitano attorno alla nostra galassia, la Via Lattea, e la loro semplicità chimica può aiutare gli astronomi a comprendere la storia dei processi stellari risalendo fino all’antico Universo, tra cui la formazione degli elementi.

Molti elementi sono formati dalla fusione nucleare, in cui due nuclei atomici si fondono insieme e rilasciano energia, portando alla creazione di un atomo diverso, più pesante. Ma gli elementi più pesanti dello zinco si formano in seguito ad un processo chiamato cattura neutronica, durante il quale un elemento esistente acquisisce neutroni addizionali uno alla volta, che poi “decadono” in protoni, cambiando la composizione dell’atomo in un nuovo elemento. I neutroni possono essere catturati lentamente, su lunghi periodi di tempi dentro una stella, oppure nel giro di secondi, quando un evento catastrofico produce un bombardamento neutronico degli elementi.

Diversi tipi di elementi vengono creati da ogni metodo.
Sorprendentemente, il team ha scoperto che sette delle nove stelle più brillanti del Reticolo II contenevano molti più elementi prodotti da cattura veloce di neutroni rispetto a quelli che sono stati rilevati in qualsiasi altra galassia nana.
“Queste stelle contengono fino a mille volte più elementi  da cattura di neutroni rispetto ad altre stelle osservate in galassie simili”, ha detto Alexander Ji del Massachusetts Institute of Technology.

In precedenza, gli astronomi era divisi sulla possibilità che tali elementi fossero prodotti in prevalenza da esplosioni di supernova o in luoghi cosmici più esotici, come ad esempio la fusione di stelle di neutroni.
Tuttavia, trovare così tanti elementi più pesanti in una galassia nana come non si era mai visto prima in altre, dimostra che la sorgente di elementi da cattura di neutroni di Reticulum II deve essere stato un raro evento molto meno comune di una normale supernova. Per di più, l’enorme quantità di questi elementi da cattura di neutroni in Reticulum II supera di gran lunga quello che la maggior parte delle supernove sono in grado di fare.

“Produrre elementi da cattura veloce di neutroni in una fusione di stelle di neutroni spiega queste osservazioni in modo entusiasmante” ha detto il co-autore Anna Frebel, del MIT. Le vecchie stelle nella Via Lattea mostrano una distribuzione di elementi da cattura di neutroni simile a quella trovato in Reticulum II.
Ciò indica che il processo di creazione di elementi da cattura di neutroni in galassie più grandi è probabilmente lo stesso che nelle galassie nane, il che suggerisce che anche gli elementi pesanti sulla Terra siano originati in seguito a fusione di stelle di neutroni.

Il team si aspetta che le osservazioni di una maggiore quantità di stelle in Reticulum II possano portare ulteriori chiarimenti sull’origine degli elementi pesanti e sulla storia della formazione di questo sistema unico.
“Poiché questa galassia è così piccola, conserva testimonianze di antichi rari eventi in maniera incredibilmente chiara”, ha detto Simon.
“Siamo fortunati ad aver trovato una galassia così importante tanto vicina a noi.”

http://m.phys.org/news/2016-03-tiny-ancient-galaxy-catastrophic-event.html

Credit: Background image is courtesy of Dark Energy Survey/Fermilab. Foreground image is courtesy of Alexander Ji, Anna Frebel, Anirudh Chiti, and Josh Simon.