Potrebbe essere che l’esistenza umana dipenda dalle onde gravitazionali? Alcuni elementi chiave nella nostra composizione biologica possono provenire da eventi astrofisici che si verificano a causa dell’esistenza delle onde gravitazionali, suggerisce un team di ricerca guidato da John R. Ellis del Kings College di Londra.

Potrebbe essere che l’esistenza umana dipenda dalle onde gravitazionali? Alcuni elementi chiave nella nostra composizione biologica possono provenire da eventi astrofisici che si verificano a causa dell’esistenza delle onde gravitazionali, suggerisce un team di ricerca guidato da John R. Ellis del Kings College di Londra.

Le stelle di neutroni sono lo stadio finale di stelle molto massicce che collassano sotto il peso della loro gravità, disintegrando così ogni loro atomo e fondendo i suoi componenti (protoni ed elettroni) in neutroni.
A loro volta, le coppie di stelle di neutroni orbitanti si scontrano e si scontrano a causa delle loro emissioni di energia sotto forma di onde gravitazionali.
Potrebbe quindi esserci un percorso diretto dall’esistenza delle onde gravitazionali all’esistenza dei mammiferi.

Gli esseri umani sono costituiti principalmente da idrogeno, carbonio e ossigeno, con molti oligoelementi aggiuntivi. (Ci sono 20 elementi essenziali per la vita umana.)

Gli elementi chimici leggeri, con numero atomico inferiore a 35, sono prodotti nelle supernove, implosioni di stelle che hanno esaurito il loro combustibile nucleare e sono collassate verso l’interno.

Il collasso provoca un’esplosione che sparge i loro atomi in tutto l’universo.

Ma due elementi sono forniti da altri mezzi: lo iodio, necessario negli ormoni chiave prodotti dalla tiroide, e il bromo, utilizzato per creare impalcature di collagene nello sviluppo e nell’architettura dei tessuti.

Il torio e l’uranio sono stati indirettamente importanti per la vita umana, poiché i loro decadimenti radioattivi all’interno della Terra riscaldano la litosfera e consentono l’attività tettonica.

Il movimento delle placche tettoniche rimuove e sommerge il carbonio dalla crosta del pianeta, che a sua volta viene rimosso dall’atmosfera attraverso l’acqua che reagisce con l’anidride carbonica e i silicati, evitando la possibilità di un effetto serra fuori controllo come è accaduto su Venere.

Circa la metà degli atomi elementari pesanti sulla Terra (più pesanti del ferro) sono prodotti da quello che è noto come il “processo R”, il processo di cattura rapida dei neutroni.

Il processo R si verifica quando un nucleo atomico pesante cattura una successione di neutroni liberi prima che il nucleo abbia avuto la possibilità di decadere (di solito per decadimento beta).

Con una densità sufficientemente alta di neutroni liberi, calcolata in circa 1024 per centimetro cubo, e ad alte temperature, circa un miliardo di gradi, vengono assorbiti neutroni e vengono sintetizzati isotopi più pesanti di un elemento.

Ellis e i suoi colleghi calcolano che il processo R ha fornito il 96% dell’abbondanza di iodio sulla Terra, un isotopo essenziale per la vita umana, e la maggior parte dell’abbondanza di bromo e gadolinio nella crosta terrestre, più tutto il torio e l’uranio della Terra e una frazione del molibdeno e del cadmio.

Dove avviene il processo R? Una possibilità è il materiale espulso durante il rimbalzo da una supernova con collasso del nucleo, le esplosioni di stelle verso la fine della loro vita termonucleare.

Ma c’è un’incertezza di lunga data nella fisica dettagliata di questo processo.

Un fenomeno in cui si verifica il processo R è la fusione di due stelle di neutroni, chiamata kilonova. Tali fusioni sono direttamente causate dalle onde gravitazionali.

Mentre la coppia binaria spiraleggia l’una verso l’altra nel corso di centinaia di milioni di anni, irradia un’enorme quantità di energia sotto forma di onde gravitazionali verso la fine.

In effetti, è stato proprio un evento di questo tipo che ha prodotto l’evento di onde gravitazionali GW170817 rilevato nel 2017 presso gli osservatori di onde gravitazionali LIGO e Virgo.

La quantità di energia può essere enorme: trilioni di trilioni di watt negli ultimi millisecondi.

Le esplosioni di kilonovae sono siti importanti del processo R, poiché le stelle di neutroni sono fatte quasi interamente di neutroni.

Oltre agli osservatori di onde gravitazionali, altri rivelatori hanno rilevato GW170817 nello spettro elettromagnetico e hanno trovato prove spettroscopiche del materiale creato e gettato fuori dalla fusione.

L’articolo conclude che lo iodio essenziale per la vita umana è stato “probabilmente prodotto dal processo R nelle collisioni di stelle di neutroni che sono state indotte dalle emissioni di onde gravitazionali, così come di altri elementi pesanti essenziali”.

Il gruppo suggerisce di cercare lo iodio nella regolite lunare, che non è contaminata da fonti artificiali.

“Le collisioni tra stelle di neutroni si verificano perché i sistemi binari perdono energia emettendo onde gravitazionali”, ha detto Ellis, “quindi questi fenomeni fisici fondamentali potrebbero aver reso possibile la vita umana”.

 

Immagine: Mark Garlick, University of Warwick, from Wikipedia licensed under CC BY 4.0.