L’origine dell’Universo pesante: osservato per la prima volta un processo di nucleosintesi

Un team di ricerca della Hebrew University of Jerusalem ha osservato per la prima volta all’interno delle galassie satellite un processo di nucleosintesi che potrebbe aver generato gli elementi pesanti del nostro Universo

La chimica dell’Universo è un campo d’indagine affascinante quanto antico: l’origine degli elementi chimici che compongono lo spazio è infatti legata ai primissimi istanti della storia evolutiva del cosmo.

Nell’ultimo secolo l’analisi della nascita degli elementi ha fatto molti passi avanti, e diversi studi hanno dimostrato che il primo motore della chimica cosmica è stato proprio il Big Bang, e quindi il ‘calcio d’inizio’ che ha formato l’intero l’Universo.

Ma una volta formati, come si sono evoluti gli elementi chimici nello spazio? E come si sono formati in particolare gli elementi pesanti? Una delle principali candidate secondo gli astronomi è la fusione di due stelle di neutroni.

Quando un sistema binario di stelle di neutroni collide – spiega l’Agenzia Spaziale Italiana – viene rilasciata una pioggia di neutroni che potrebbe bombardare gli atomi circostanti, dando così origine agli elementi pesanti in un fenomeno chiamato processo r. Si tratta di un processo di nucleosintesi ritenuto responsabile della creazione di circa la metà dei nuclei atomici ricchi di neutroni che sono più pesanti del ferro (la famiglia degli elementi pesanti, appunto). Tuttavia questo modello, per quanto convincente, è stato appena messo in dubbio da nuove analisi effettuate da un gruppo di ricerca della Hebrew University of Jerusalem.

Lo studio, pubblicato su Astrophysical Journal Letters, riporta l’osservazione del processo r in un luogo insolito: galassie satellite nane ultra-deboli. Una galassia satellite è una galassia che orbita intorno a un’altra di maggiori dimensioni per effetto dell’attrazione gravitazionale.

La scoperta del team israeliano solleva un quesito fondamentale. Le galassie satellite ospitano popolazioni stellari molto vecchie, quindi l’osservazione del processo r in queste stelle richiederebbe che la fusione sia avvenuta nelle prime fasi della storia della galassia; ma può un sistema doppio di stelle di neutroni fondersi così velocemente da generare l’arricchimento chimico osservato in queste galassie? Per rispondere a questa domanda i ricercatori della Hebrew University hanno realizzato una serie di simulazioni con il metodo Monte Carlo, da cui emerge che il 90% delle popolazioni di stelle di neutroni si potrebbe essere fusa entro 300 Myr (unità di misura che corrisponde a 3×106 anni). Ovvero abbastanza presto, in termini astronomici. Se confermato, questo dato renderebbe il modello della fusione di stelle di neutroni compatibile con la nuova scoperta. Ma l’ingresso delle galassie satellite tra gli attori della chimica del cosmo richiederà probabilmente una revisione della teoria alla base dell’origine dell’Universo pesante.