Dove nascono gli elementi?

Mega ciao!
Scommetto che tutti almeno una volta nella vostra vita avete dato un’occhiata alla tavola periodica degli elementi. Ma da dove arrivano questi elementi? Sappiamo che alcuni si sono formati direttamente durante il Big Bang, circa 14 miliardi di anni fa. Questi sono l’idrogeno, l’elio e un po’ di litio. L’idrogeno è poi andato a formare la prima generazione di stelle, dalla cui evoluzione si sono formati elementi più pesanti che, al termine della vita di queste stelle, sono andati ad arricchire il mezzo interstellare. Dalle nuove nebulose, ricche di metalli (attenzione che per noi astronomi i metalli sono tutti gli elementi più pesanti di idrogeno ed elio), si è formata la seconda generazione di stelle e così via fino ad arrivare ai giorni nostri. Dall’evoluzione stellare sappiamo però che i processi di fusione nucleare all’interno delle stelle non possono andare avanti all’infinito e si fermano quando il nucleo è composto da ferro e nichel. A questo punto la stella esplode in una supernova ed il suo nucleo va a formare una stella di neutroni o un buco nero. Perchè all’interno delle stelle non si riescono a produrre elementi più pesanti? Il motivo è semplice: la natura favorisce i processi esotermici, cioè che producono energia. Creare elementi più pesanti del ferro tramite reazioni nucleari sarebbe un processo endotermico, cioè che richiede energia per potersi verificare, quindi in natura non può avvenire spontaneamente. Ma allora come si sono formati gli elementi più pesanti come l’oro, l’argento ed il platino? La risposta a questa domanda è arrivata nel 2017, con il rilevamento di un evento straordinario: l’emissione di un’onda gravitazionale diversa da quelle scoperte in precedenza. Fino a quel momento le onde gravitazionali captate derivavano dalla fusione (merging) di due buchi neri. La nuova onda gravitazionale è stata prodotta dalla fusione di due stelle di neutroni. Dopo la fusione il sistema è esploso in una ipernova. Grazie allo studio di dati provenienti da radiotelescopi, osservatori di onde gravitazionali, telescopi ottici, osservatori X ed osservatori di raggi gamma è stato possibile scoprire l’esatta origine del segnale: un puntino luminoso apparso nella galassia lenticolare NGC 4993, situata a circa 130 milioni di anni luce di distanza. Inoltre si è scoperto che è proprio dalla fusione di due stelle di neutroni che si originano gli elementi più pesanti. Con questa scoperta è cominciata l’era dell’astronomia multi messaggio. E’ straordinario capire come, combinando dati provenienti da osservazioni in bande spettrali completamente diverse, si possano raggiungere le scoperte più spettacolari!
A presto!

Sara

NGC 4993 e la sua ipernova (Image credits: NASA)