Astrofisica: risolto il mistero del litio in eccesso

Per la prima volta un team internazionale di astronomi è riuscito ad osservare il litio prodotto da una stella nova: ha cioè individuato nelle novae l’altro meccanismo astrofisico, oltre al Big Bang, in grado di produrre quell’abbondanza di litio che si riscontra nella Via Lattea. Lo studio, a cui hanno contribuito ricercatori Inaf di Napoli, Bologna e Trieste, rappresenta un tassello fondamentale per spiegare l’evoluzione chimica della Via Lattea e sembra risolvere l’annoso “problema del litio mancante” – così lo chiamano gli astronomi -: il rebus che riguarda la quantità di litio che si riscontra in alcune stelle, decisamente inferiore a quello che vorrebbero i calcoli basati sulla teoria del Big Bang. Il litio, come l’idrogeno e l’elio – spiega Media Inaf, il notiziario dell’Istituto nazionale di Astrofisica -, si è formato tra i 2 e i 5 minuti dopo il Big Bang, quando il raffreddamento del plasma primordiale ha permesso ai primi neutroni e protoni di formarsi.

Si ritiene che gli strati più esterni delle stelle più antiche e relativamente fredde conservino la concentrazione originaria di questi elementi, perché lì non hanno luogo reazioni di fusione nucleare che possano alterare la presenza degli elementi più leggeri. Ma mentre la concentrazione di idrogeno ed elio nell’atmosfera delle stelle più vecchie della Via Lattea combacia con le previsioni della teoria del Big Bang, quella di litio non lo fa per niente, risultando circa un quarto di quanto ci si potrebbe aspettare. Una possibile spiegazione di questa discrepanza è stata che le stelle originariamente contenevano molto più litio di ora, e che l’elemento, in qualche modo, è stato distrutto durante le reazioni nucleari. Ci sarebbero dunque dei fattori che concorrono a consumare il quantitativo iniziale di litio dato in dote a ciascuna stella nata dal gas arricchito dalla nucleosintesi del Big Bang. Ma negli ultimi decenni “si è palesato un secondo problema – spiega Luca Izzo, (Sapienza di Roma/ICRANet di Pescara), primo autore dell’articolo -: l’osservazione delle stelle più giovani mostrava che l’abbondanza di litio aumentava in modo imprevisto fino a valori dieci volte superiori rispetto a quelli osservati nelle stelle più vecchie e anche superiore rispetto alle abbondanze primordiali. Queste misure, confermate da osservazioni spettroscopiche ripetute negli anni da diversi team di astronomi, rappresentavano un vero rompicapo, in quanto il litio è un elemento molto fragile che oggi sappiamo distruggersi facilmente all’interno delle stelle a temperature relativamente basse”.

Era quindi evidente che esisteva un altro meccanismo astrofisico, oltre al Big Bang, in grado di produrre il litio che arricchiva chimicamente il gas della Via Lattea e dal quale successivamente nascevano stelle ricche di questo elemento. Tra i candidati più papabili c’erano innanzitutto le stelle di tipo Agb, i raggi cosmici e le stelle novae, un particolare tipo di esplosioni stellari che avvengono in sistemi binari sulla superficie di una nana bianca che cannibalizza la stella compagna. “Modelli di evoluzione chimica della Galassia messi a punto nei primi anni ’90 – commenta Francesca Matteucci (Dipartimento di Fisica di Trieste) – hanno mostrato che stelle Agb e raggi cosmici da soli non riuscivano a spiegare la quantità di litio osservata nelle stelle giovani, per cui il ruolo delle novae, anticipato su base teorica da Sumner Starrfield e collaboratori negli anni ’70 poteva essere la soluzione di questo problema”. Mancava però la pistola fumante: “Il nostro team – aggiunge Massimo Della Valle (Inaf di Napoli) – ha invece osservato nei giorni immediatamente successivi all’esplosione della nova V1369 Cen, una riga in assorbimento, che un’analisi dettagliata mostrava corrispondere alla riga del Litio (7Li), spostata verso il blu, per effetto Doppler, di 550 km/s, la stessa velocità misurata per altri elementi come Idrogeno, Ferro, Ossigeno, Sodio e Potassio espulsi dall’esplosione della stella nova. Questa coincidenza non ha lasciato molto spazio ad interpretazioni alternative, che pure sono state prese in considerazione. L’analisi dei dati ha poi permesso di stimare la massa di litio prodotta dall’intera popolazione delle stelle novae galattiche e risulta essere sufficiente a spiegare l’abbondanza di questo elemento nella Via Lattea”.