Isotopi speciali nelle stelle vicine forniscono nuove informazioni sull’origine del carbonio e dell’ossigeno

 

 

 

La questione della provenienza del carbonio e dell’ossigeno nel nostro universo ha occupato gli astronomi per decenni.

Sono i componenti più importanti del nostro corpo umano e sono tra gli elementi più abbondanti nell’universo.

Ma nell’universo giovane, subito dopo il Big Bang, questi atomi non esistevano ancora.

Quasi tutto ciò che vedi intorno a te, compreso il terreno sotto i tuoi piedi e l’aria che respiri, è costituito da atomi formati all’interno caldo delle stelle.

Subito dopo il Big Bang, circa 13,8 miliardi di anni fa, l’universo era costituito quasi esclusivamente da idrogeno ed elio.

Da questi atomi più elementari, le stelle massicce producono poi elementi più pesanti come carbonio, azoto e ossigeno.

“La fusione nucleare all’interno delle stelle è un processo complicato”, afferma il responsabile della ricerca Darío González Picos (Osservatorio di Leida.

“Ad esempio, nel nucleo del nostro sole (a una temperatura di 15 milioni di gradi e una pressione di 100 miliardi di atmosfere), l’idrogeno viene convertito in elio.

In circa 5 miliardi di anni, il nostro sole convertirà anche l’elio in carbonio e ossigeno”.

Diverse reazioni di fusione giocano un ruolo maggiore o minore in diversi tipi di stelle e su scale temporali diverse.

Per notare un qualsiasi di questo arricchimento chimico, questi nuovi atomi devono alla fine raggiungere il mondo esterno, ad esempio perché la stella perde i suoi strati esterni alla fine della sua vita, o addirittura esplode completamente come una supernova.

Questo nuovo materiale finisce poi nella nostra Via Lattea sotto forma di nubi di gas, da cui si formano nuove stelle, e pianeti come la Terra una volta.

González Picos e il suo team hanno trovato un nuovo modo per svelare questi complicati processi.

Gli atomi si presentano in diverse varianti, chiamate isotopi. Il numero di protoni nel nucleo conferisce a un atomo le sue proprietà chimiche (ad esempio, il carbonio ha sei protoni), ma il numero di neutroni è diverso per ogni isotopo.

Il 99% degli atomi di carbonio nel nostro Sole e sulla Terra ha sei neutroni nel nucleo, ma una piccola frazione ne ha sette.

Per la prima volta, è stato possibile misurare questi rapporti isotopici, per il carbonio e l’ossigeno, in 32 stelle vicine.

“Ora vediamo che le stelle che sono meno arricchite del Sole hanno anche relativamente meno isotopi rari di carbonio e ossigeno”, afferma il co-autore Sam de Regt (Università di Leiden).

“I modelli lo avevano già previsto, ma finalmente siamo stati in grado di misurarlo. Le rotte lungo le quali questi rari isotopi vengono creati, e poi arricchiscono la Via Lattea, possono quindi essere meglio compresi”.

Ciò che è notevole di questo studio è che i dati utilizzati dall’archivio provengono da un telescopio sull’isola di Hawaii, il Canada France Hawaii Telescope (CHFT).

“Le osservazioni sono state originariamente fatte per un motivo completamente diverso da quello per cui le stiamo usando ora”, afferma il coautore Ignas Snellen (Università di Leida).

“È stata un’idea di Darío utilizzare gli spettri ad alta risoluzione che erano effettivamente destinati alla scoperta dei pianeti per questo studio sugli isotopi, con un risultato impressionante”.

González Picos conclude: “Questo detective cosmico riguarda in definitiva le nostre origini e ci aiuta a capire il nostro posto in una lunga serie di eventi astrofisici, e perché il nostro mondo appare in quel modo”.

Immagine: Kutay Nazli