La maggior parte degli elementi più leggeri del ferro sono prodotti all’interno dei nuclei delle stelle. Ora un gruppo di scienziati del Massachusetts Institute of Technology e dell’Università del New Hampshire si sono interrogati sul processo di produzione dell’oro, del platino e di altri elementi pesanti, la cui formazione richiede più energia di quella che può essere immagazzinata da una stella. Lo studio è stato pubblicato su Astrophysical Journal Letters.
La ricerca è la prima a confrontare due tipi di fusione – quella generata dalla collisione di due stelle di neutroni e quella prodotta da una stella di neutroni e un buco nero – in termini di produzione di metalli pesanti. Lo studio suggerisce che le stelle binarie di neutroni sono una probabile fonte cosmica per l’oro, il platino e altri metalli pesanti. I risultati potrebbero anche aiutare gli scienziati a determinare la velocità con cui i questi elementi vengono prodotti nell’Universo.
Secondo alcuni modelli teorici, le supernovae potrebbero essere la chiave per interpretare il processo di produzione dell’oro e del platino. Nello specifico, quando una stella massiccia collassa in una supernova, il ferro contenuto al suo interno potrebbe combinarsi con elementi più leggeri per generarne altri più pesanti. Le conclusioni della ricerca mettono in discussione il ruolo delle supernovae all’interno di questo processo.
Nel 2017 gli osservatori per la rivelazione delle onde gravitazionali Ligo e Virgo sono riusciti ad individuare i segnali prodotti dalle onde gravitazionali provocate dalla collisione di due stelle di neutroni, ovvero i nuclei collassati di stelle massicce, considerati tra gli oggetti più densi del cosmo. La fusione cosmica ha emesso un lampo di luce che conteneva tracce di metalli pesanti.
«La rilevanza dell’oro prodotto nella fusione era equivalente a parecchie volte la massa della Terra – afferma Hsin-Yu Chen, autore dello studio – questa scoperta ha cambiato completamente la nostra visione del fenomeno. La matematica ha mostrato che le stelle binarie di neutroni erano un modo più efficiente per creare elementi pesanti, rispetto alle supernove».
Concentrandosi sulle rilevazioni degli Ligo e Virgo, che hanno intercettato due fusioni binarie di stelle di neutroni e due fusioni stella di neutroni, il team ha determinatola quantità di oro e altri metalli pesanti che ogni tipo di fusione potrebbe produrre.
In media i ricercatori hanno scoperto che le fusioni binarie di stelle di neutroni potrebbero generare da due a 100 volte più metalli pesanti rispetto alle fusioni tra stelle di neutroni e buchi neri. Si stima che le quattro fusioni su cui hanno basato la loro analisi siano avvenute negli ultimi 2,5 miliardi di anni. Durante questo periodo, si legge nello studio, sono stati prodotti più elementi pesanti da fusioni binarie di stelle di neutroni che da collisioni tra stelle di neutroni e buchi neri.
Ligo e Virgo riprenderanno le loro osservazioni a partire dal prossimo anno e le nuove rilevazioni aiuteranno i ricercatori a stimare con maggiore precisione la velocità con cui ogni fusione produce elementi pesanti. Questi tassi, a loro volta, verranno utilizzati per determinare l’età delle galassie lontane, in base all’abbondanza dei vari elementi al loro interno.
Crediti foto: la fusione di due stelle di neutroni. National Science Foundation/LIGO/Sonoma State University/A. Simonnet