Elementi della vita, oro e platino generati da un'esplosione cosmica

La creazione di rari elementi chimici necessari per la vita come la conosciamo è stata osservata in una gigantesca esplosione cosmica: la fusione di due stelle di neutroni, l'ultimo stadio di vita di astri molto massicci, che ha generato il secondo lampo di raggi gamma più intenso mai visto, un milione di volte più brillante dell’intera Via Lattea. La scoperta, pubblicata sulla rivista Nature e guidata dall’olandese Radboud University, è stata possibile grazie ad una schiera di telescopi spaziali e a terra, come il James Webb Space Telescope, di Nasa, Agenzia Spaziale Europea e Canadese, ed il Telescopio spaziale Fermi, di Nasa e Agenzia Spaziale Italiana, oltre che Francese, Giapponese e Svedese.

Alla ricerca hanno partecipato gruppi di tutto il mondo, dagli Stati Uniti all'Australia. Per l'Italia, hanno collaborato sei gruppi di ricerca che fanno capo all'Istituto Nazionale di Astrofisica, all'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare e all'Università di Ferrara. Per l'Inaf hanno partecipato gli osservatori di Brera, d'Abruzzo e di Capodimonte, per l'Infn le sezioni delle Università di Ferrara e di Milano Bicocca.

I lampi di raggi gamma provengono da potenti getti che viaggiano quasi alla velocità della luce e possono durare da pochi millisecondi a decine di minuti. Il lampo osservato dai ricercatori guidati da Andrew Levan, chiamato GRB 230307A, è durato circa 200 secondi, una cosa insolita dal momento che lampi così lunghi sono solitamente prodotti dalla morte esplosiva di una stella massiccia, e non dalla fusione di due stelle di neutroni. “Solo pochi anni fa scoperte come questa non sarebbero state possibili – commenta Samantha Oates, all’epoca dello studio all’Università britannica di Birmingham e ora a quella di Lancaster – ma grazie al Jwst possiamo osservare queste fusioni nei minimi dettagli”.

I ricercatori, osservando l’esplosione cosmica nota come kilonova, hanno trovato il tellurio, un elemento chimico pesante e raro usato soprattutto nelle leghe con altri metalli, lo iodio, coinvolto nel metabolismo degli esseri viventi, e il torio, un metallo debolmente radioattivo, usato ad esempio per elettrodi e strumenti scientifici. “Le kilonovae sono estremamente rare e molto difficili da osservare e studiare – aggiunge Ben Gompertz dell’Università di Birmingham, co-autore dello studio – ed è il motivo per cui questa scoperta è così entusiasmante”.

Oltre agli elementi indispensabili alla vita, nell'esplosione sono state individuate le tracce di metalli pesanti, come oro e platino ed è stato possibile riconoscerli grazie alla vista agli infrarossi del telescopio Webb, che ha analizzato la composizione dell'esplosione causata dallo scontro fra due stelle di neutroni. "Quando due di queste stelle compatte si trovano in un sistema binario e si avvicinano fino a scontrarsi - prosegue - si vengono a creare condizioni tali da convertire neutroni liberi, presenti in grandi quantità in queste stelle, in oro, platino e altri elementi pesanti della tavola periodica", osserva uno degli autori della ricerca, l'astrofisico Mattia Bulla, del dipartimento di Fisica e Scienze della Terra dell'Università di Ferrara e delle sezioni dell'Inaf e dell'Infn presso la stessa univeristà.

Questo è possibile in quanto la fusione di due stelle di neutroni può rilasciare in pochi secondi "una quantità di energia gigantesca, comparabile a quella che il nostro Sole avrà rilasciato al termine della sua lunga vita di miliardi di anni. Inoltre - dice ancora il ricercatore - il materiale espulso durante la fusione delle due stelle espande a velocità prossime a quelle della luce, pari a diverse decine di migliaia di chilometri al secondo, ed emette una radiazione caratteristica che prende il nome di kilonova". E' un segnale così veloce che si affievolisce rapidamente e viene emesso nell'infrarosso, molto difficile da vedere. Ma il telescopio Webb, che vede nell'infrarosso, ha potuto osservare "un eccesso di energia rilasciata in un range di lunghezze d'onda ben specifico, tra i 2 e i 2,5 micrometri, compatibile con la presenza di tellurio creato durante la fusione delle due stelle di neutroni".