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Nelle prime stelle processi nucleari mai visti

Nelle prime stelle processi nucleari mai visti

Generati elementi più pesanti dell'uranio

11 dicembre 2023, 10:35

Enrica Battifoglia

ANSACheck

Rappresentazione artistica della fusione di due stelle di neutroni (fonte: Los Alamos National Laboratory/Matthew Mumpower) - RIPRODUZIONE RISERVATA

Rappresentazione artistica della fusione di due stelle di neutroni (fonte: Los Alamos National Laboratory/Matthew Mumpower) - RIPRODUZIONE RISERVATA
Rappresentazione artistica della fusione di due stelle di neutroni (fonte: Los Alamos National Laboratory/Matthew Mumpower) - RIPRODUZIONE RISERVATA

Nelle prime stelle sono avvenuti processi di fissione nucleare che hanno portato alla formazione di elementi molto più pesanti dell'uranio. Che questo fosse avvenuto era un'ipotesi alla quale si lavorava da tempo, ma ora per la prima volta sono state osservate le tracce di quelle reazioni nucleari. I dati, pubblicati sulla rivista Science, si devono alla ricerca internazionale coordinata dal dipartimento di Astronomia dell'Università del Michigan.

Il punto di partenza sono stati gli elementi pesanti in 42 stelle della Via Lattea, tutte finora molto studiate dagli astronomi ma mai simultaneamente. Lo studio, condotto utilizzando nuove simulazioni, ha permesso di scoprire che alcuni elementi, come l'argento e il rodio, sono probabilmente quello che resta dal processo di fissione di elementi pesanti, generati in passato da fenomeni cosmici violenti, come la collisione di stelle estremamente dense come quelle di neutroni oppure dall'esplosione di supernovae. Da quelle reazioni nucleari sono stati generati elementi che in origine avevano un peso atomico di almeno 260, maggiore rispetto a quello dell'uranio. "Non abbiamo mai rilevato nulla di così pesante nello spazio o in natura sulla Terra, nemmeno nei test sulle armi nucleari", afferma il coordinatore della ricerca, il fisico Ian Roederer, che oggi lavora alla North Carolina State University. Questi risultati, ha aggiunto, "potrebbero darci un'idea di come si sia formata la ricca diversità degli elementi".

Ogni cosa, nell'universo come sulla Terra e gli stessi esseri viventi, è fatta degli elementi prodotti dalle stelle, vere e proprie fabbriche cosmiche di materia nelle quali protoni e neutroni si combinano negli atomi per generare elementi di peso atomico diverso: leggeri come il carbonio o pesanti come il piombo.

Gli elementi più pesanti nascono solo nelle stelle di neutroni, così dense che un cucchiaino della loro materia peserebbe quanto la Terra. Il processo nucleare che permette di generare gli elementi pesanti come l'oro, il platino o l'uranio, avviene quando, all'interno di una sorta di 'zuppa' di neutroni nella quale fluttuano dei nuclei atomici, un gruppo di neutroni si attacca a un nucleo innescando una serie di reazioni che, in meno di un secondo, trasformano alcuni neutroni in protoni: è questo il 'processo di cattura rapida dei neutroni', o 'processo r'.

"Il processo r è necessario se si vogliono produrre elementi più pesanti, come piombo e bismuto", osserva Roederer. "Abbiamo un'idea generale di come funzioni il processo r, ma "non di quanti diversi tipi di siti nell'universo possano generarlo, non sappiamo come finisce e non possiamo rispondere a domande come: 'quanti neutroni si possono aggiungere?', oppure 'quanto può pesare un elemento?". Le prime risposte sono arrivate adesso dalle 42 stelle della Via Lattea.

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