16 Giu 2019 Collapsar: Miniere d’Oro del Cosmo
Secondo un nuovo studio pubblicato su Nature, gran parte degli elementi pesanti come oro e platino presenti nell’Universo sono stati prodotti da rare e colossali esplosioni stellari, derivanti dal collasso gravitazionale di stelle estremamente massicce, in rapida rotazione: le collapsar.
La teoria sviluppata dai ricercatori dell’University of Guelph e della Columbia University si pone in contrasto con l’ipotesi ampiamente diffusa che gran parte di tali elementi derivino da collisioni tra stelle di neutroni o tra una stella di neutroni e un buco nero. Utilizzando supercomputer, gli scienziati hanno simulato le dinamiche delle collapsar, stelle con massa almeno 30 volte quella solare, la cui immensa gravità fa sì che implodano a formare buchi neri.
Secondo il modello sviluppato dal team, collapsar massicce e in rapida rotazione espellono elementi pesanti la cui quantità e distribuzione sono straordinariamente simili a quelle osservate nel Sistema Solare. Gran parte degli elementi di cui è fatto il mondo che conosciamo sono stati creati dalle reazioni nucleari nelle stelle ed espulsi nello spazio nel corso di titaniche esplosioni stellari. Ma le reazioni nucleari nel cuore delle stelle possono arrivare a produrre il ferro, mentre per generare elementi più pesanti occorrono processi più estremi, che coinvolgono oggetti compatti, densi e ricchi di neutroni.
“La nostra ricerca relativa alle fusioni di stelle di neutroni ci ha portato a ritenere che la nascita di buchi neri in un tipo molto particolare di esplosione stellare potrebbe produrre molto più oro rispetto alle fusioni”, spiega Daniel Siegel, tra gli autori dello studio. Anche se le collapsar, sono estremamente rare, questa rarità è compensata dall’enorme quantità di elementi pesanti che sono in grado di generare. “L’ottanta percento di questi elementi pesanti potrebbero derivare dalle collapsar. Le collapsar sono piuttosto rare tra gli eventi di supernova, persino più rare delle fusioni tra stelle di neutroni, ma la quantità di materiale espulsa nello spazio è molto più elevata”, aggiunge Siegel.
Secondo il team osservazioni nell’infrarosso, come quelle che potranno essere effettuate dal futuro telescopio spaziale James Webb, potranno catturare radiazione rivelatrice della produzione di elementi pesanti da collapsar in galassie distanti. È da evidenziare il fatto che le collapsar sono accompagnate da intensi lampi di raggi gamma: durante il collasso gravitazionale di una stella così massiccia si forma un getto che rilascia un’enorme quantità di energia sotto forma di raggi gamma (GRB).
La tavola periodica ha raccolto gli elementi dell’Universo sin dal 1869, centocinquanta anni fa, quando Dmitri Mendeleev comprese che alcuni elementi si comportavano chimicamente in modo simile e li organizzò in una tabella. Da allora gli scienziati hanno aggiunto tanti altri elementi alla tavola periodica. “Ora conosciamo molti più elementi rispetto a Mendeleev. Ed è affascinante e sorprendente il fatto che, dopo 150 anni di studio dei mattoni costruttivi fondamentali della natura, ancora non abbiamo una piena comprensione del modo in cui l’Universo produce una grande parte degli elementi nella tavola periodica”, conclude Siegel.
[ Barbara ]
Nell’immagine rappresentazione artistica di una collapsar
Credit: NASA Goddard Space Flight Centre
https://phys.org/news/2019-06-earth-heavy-metals-result-supernova.html
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