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Fusione di stelle di neutroni e origine del sistema solare

Durante la fusione di due stelle di neutroni vengono emessi una vasta gamma di elementi pesanti che diventano parte dei mattoni per la costruzione di altri sistemi solari

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Gli astronomi sanno che durante la fusione di due stelle di neutroni vengono emessi una vasta gamma di elementi pesanti che diventano parte dei mattoni per la costruzione di altri sistemi solari. Anche il nostro sistema solare si è formato da questi resti e gli scienziati stanno cercando di individuare l’evento di fusione che ha prodotto gli elementi pesanti che in seguito hanno innescato la formazione del Sole e della sua ampia famiglia di pianeti, lune, asteroidi e corpi minori.

Gli astronomi sostengono che la fusione responsabile della creazione degli elementi pesanti sia avvenuta 100 milioni di anni prima ed a 1.000 anni luce di distanza dalla nascita del nostro sistema solare.

Era vicina“, ha detto a Space.com lo scienziato a capo del progetto, Szabolcs Marka, che è un fisico della Columbia University: “Se guardassimo il cielo mentre avviene una fusione di stelle di neutroni a 1.000 anni luce di distanza, illuminerebbe l’intero cielo notturno“.

Marka e il suo collega Imre Bartos, un astrofisico dell’Università della Florida, hanno utilizzato antichi meteoriti risalenti all’alba del sistema solare per rintracciare la collisione calcolando la quantità di isotopi radioattivi presenti nel sistema solare primitivo; quindi i ricercatori hanno confrontato i dati ottenuti con la quantità di isotopi prodotti dalle fusioni di stelle di neutroni. Marka ha presentato i risultati delle sue ricerche a gennaio alla riunione invernale dell’American Astronomical Society ad Honolulu.

Gli elementi pesanti e preziosi come oro, platino e plutonio, si formano quando i neutroni bombardano gli atomi esistenti. Durante le collisioni, un neutrone può emettere un elettrone, trasformandosi in un protone cambiando in tal modo l’identità dell’atomo. In origine si riteneva che il plutonio non venisse sintetizzato in natura ma in seguito ne sono state trovate tracce sulla Terra e nella nostra galassia.

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Questo processo, noto come cattura rapida dei neutroni, si verifica solo durante le esplosioni più potenti come le supernovea e le fusioni di stelle di neutroni. Ma gli scienziati continuano a discutere quale di questi eventi estremi sia responsabile della maggior parte degli elementi pesanti presenti oggi nell’universo.

Quindi Marka e Bartos hanno rivolto la loro attenzione ad antichi meteoriti nel tentativo di capire quale tipo di evento potrebbe aver seminato di elementi pesanti il primitivo sistema solare. Intrappolato all’interno di quelle rocce è presente il materiale che fuoriesce da un’esplosione, e sebbene quegli elementi iniziali fossero radioattivi e decadessero rapidamente, hanno lasciato le firme inequivocabili della loro presenza.

Lo studio delle supernovae indica che queste potenti esplosioni avvengono nella nostra Via Lattea, mediamente, una volta ogni 50 anni, mentre le fusioni di stelle di neutroni sembrano essere notevolmente più rare, avvenendo una volta ogni 100 mila anni.

Gli scienziati hanno attinto alle capacità di LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) che ha già iniziato a individuare potenziali fusioni di stelle di neutroni, per capire quali di esse avessero contribuito alla formazione del materiale stellare che ha portato al nostro sistema solare.

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Il dato sulla quantità di elementi pesanti presenti nel sistema solare ha suggerito che questi provengono da una fusione di stelle di neutroni, poiché una supernova avrebbe prodotto una quantità maggiore di materiale. Da questo, la coppia di ricercatori ha fatto affidamento sui singoli isotopi per determinare dove e quando si sia verificata la fusione di stelle di neutroni nei pressi del sistema solare in formazione.

Ogni isotopo è un come un cronometro che parte dall’esplosione“, ha spiegato Marka. Studiando quanto di ogni isotopo è rimasto da quando il materiale è stato catturato, i ricercatori hanno stabilito l’età dell’urto che ha investito il sistema solare. “C’è solo un punto nel tempo in cui tutti si trovano d’accordo“, ha detto.

Quel punto è lontano da noi all’incirca 100 milioni di anni prima che si formasse il sistema solare, un battito di ciglia per le scala temporali astronomiche. Il team ha anche calcolato quanto lontano si sono scontrate le stelle di neutroni, una distanza di circa 1.000 anni luce, dato ottenuto in base a quanto materiale è finito nel sistema solare.

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Gli scienziati hanno dedotto anche la direzione di ingresso di questi elementi pesanti nella zona che si sarebbe in seguito trasformata nel nostro sistema solare, la scoperta in teoria potrebbe dire dove siano i resti della collisione. In teoria, perché in 4,6 miliardi di anni il sistema solare si è spostato lungo la sua orbita attorno al nucleo galattico.

Il Sole, nel suo lungo vagare, si è separato dal gruppo di stelle che si sono formate nello stesso ammasso, astri che gli astronomi cercano invano. Forse un giorno le ricerche daranno esito positivo, spera Marka, così da capire meglio le dinamiche della formazione del sistema solare.