03 Feb 2019 La Storia degli Elementi
Uno studio pubblicato su Science riporta in dettaglio la storia dell’origine degli elementi, fin dagli albori del cosmo. La composizione dell’Universo si rivela in continua evoluzione, grazie al ciclo di vita e morte delle stelle.
“L’Universo è stato soggetto a variazioni molto interessanti, durante le quali all’improvviso la tavola periodica è cambiata parecchio”, spiega Jennifer Johnson della Ohio State University, a guida dello studio. “Per 100 milioni di anni dopo il Big Bang non c’era altro che idrogeno, elio e poco litio. Poi sono arrivati carbonio, ossigeno e altri elementi davvero fondamentali. E ora siamo, per così dire, nel glorioso periodo del riempimento della tavola periodica”. La tavola periodica ha raccolto gli elementi dell’Universo sin dagli anni ’60 del XIX secolo, quando Dmitri Mendeleev comprese che alcuni elementi si comportavano chimicamente in modo simile e li organizzò in una tabella.
Gli scienziati sanno da tempo che la tavola periodica è composta in gran parte di elementi derivanti da polvere stellare: quasi tutti gli elementi hanno avuto origine dalle stelle. La tavola ha ospitato sempre più elementi man mano che ne sono stati scoperti di nuovi, o ne sono stati sintetizzati in laboratorio. Ma gli elementi sono anche aumentati in numero man mano che venivano prodotti dalla nucleosintesi stellare, un processo iniziato 13,7 miliardi di anni fa. Gli elementi più leggeri, idrogeno ed elio, furono i primi, derivanti direttamente dal Big Bang. Ma gli elementi più pesanti, cioè praticamente ogni altro elemento della tavola periodica, sono stati prodotti durante la vita e la morte delle stelle. Le stelle di alta massa fondono gli elementi molto più velocemente rispetto alle stelle piccole: fondono idrogeno ed elio in carbonio, e convertono il carbonio in magnesio, sodio e neon. Le più massicce muoiono esplodendo come supernove, e rilasciando elementi, dall’ossigeno al silicio al selenio, nello spazio circostante.
Nell’immagine la sorgente degli elementi nel cosmo, da 15 minuti a 8 miliardi di anni dopo il Big Bang Credit: Jennifer Johnson
Le stelle di piccola massa, come il nostro Sole, fondono idrogeno ed elio nei loro nuclei, producendo carbonio. Quando muoiono, si trasformano in nane bianche, che sintetizzano altri elementi esplodendo, fondendosi tra loro, e arricchendo lo spazio con calcio e ferro, tra gli altri. La fusione tra due stelle di neutroni, poi, crea elementi più pesanti del ferro, come rodio, xenon, oro, platino. E dal momento che le stelle vivono e muoiono in base a scale temporali differenti, la composizione degli elementi nel cosmo è cambiata nel corso del tempo. “Una delle cose che amo di più a questo riguardo è vedere come siano necessari diversi processi perché le stelle creino gli elementi, e come questi processi siano distribuiti in modo interessante attraverso la tavola periodica”, spiega Johnson. “Quando pensiamo a tutti gli elementi nell’Universo, è interessante riflettere su quante stelle abbiano dato la loro vita, e non soltanto stelle di massa elevata esplose in supernove, ma anche stelle simili al Sole, e stelle più antiche. È stata necessaria una notevole gamma di stelle per fornirci gli elementi che conosciamo”.
[ Barbara ]
Nell’immagine il resto di supernova Cassiopeia A, a 11.000 anni luce dalla Terra. L’immagine del telescopio a raggi X Chandra mostra la posizione di vari elementi nel resto: silicio (in rosso), zolfo (in giallo), calcio (in verde) e ferro (in viola). L’onda d’urto dell’esplosione è visibile come anello esterno blu.
https://phys.org/news/2019-02-universe.html
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