Individuate le tracce di un elemento chimico pesante, lo stronzio, nella regione dove si sono fuse due stelle di neutroni. È la prima convincente identificazione diretta di specifici elementi chimici di grande massa che si formano in seguito alla fusione di due oggetti celesti compatti, come le stelle di neutroni. Nel team che ha realizzato la scoperta, guidato da Darach Watson, dell’Università di Copenaghen in Danimarca, anche alcuni ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica.
Oggi conosciamo molto sull’origine delle varie specie chimiche: l’idrogeno e l’elio si sono formati con il Big Bang, mentre gli elementi più pesanti, fino al ferro, vengono prodotti dalla fusione nucleare nelle stelle e dall’esplosione di quelle di grande massa come supernove. Un altro gruppo di elementi trova origine negli inviluppi di stelle di piccola massa. Ma il quadro non era ancora del tutto completo: mancavano all’appello ancora gli elementi più massicci.
“Come suggerito teoricamente molto tempo fa, ora abbiamo dirette evidenze osservative secondo le quali gli elementi più pesanti della tabella periodica, ad esempio i lantanoidi o attinoidi, si formano tramite processi di cattura neutronica” dice Elena Pian, dell’INAF di Bologna, che ha partecipato allo studio. “La scoperta della controparte ottica dell’evento GW180817, ovvero l’oggetto denominato AT2017gfo, ne infatti fornito la prima conferma osservativa”.
Questo processo di creazione prende il nome di cattura rapida dei neutroni, un processo in cui un nucleo atomico “fagocita” i neutroni abbastanza rapidamente da consentire la creazione di elementi molto pesanti prima di essere soggetto a decadimenti. Sebbene molti elementi siano prodotti nei nuclei delle stelle, la creazione di elementi più pesanti del ferro, come lo stronzio, richiede ambienti ancora più caldi con molti neutroni liberi. La cattura rapida dei neutroni si verifica naturalmente solo in ambienti estremi in cui gli atomi sono bombardati da un gran numero di neutroni.
La scoperta, pubblicata oggi sulla rivista Nature, è stata ottenuta analizzando i dati raccolti dal telescopio VLT dell’ESO con il suo spettrografo X-SHOOTER durante la fusione di due stelle di neutroni nota con la sigla GW170817, il primo evento di questo tipo dal quale è stato possibile registrare contemporaneamente onde gravitazionali ed elettromagnetiche, dal radio fino ai raggi gamma. X-SHOOTER ha ottenuto vari spettri dall’ultravioletto al vicino infrarosso nei momenti seguenti alla manifestazione esplosiva di quella fusione, ovvero la kilonova.
“L’analisi di questi spettri aveva già evidenziato come l’emissione da questa sorgente sia dominata dalla presenza di grandi quantità di elementi pesanti, tuttavia in questo lavoro l’applicazione di tecniche sofisticate di modellizzazione ha permesso di mettere in evidenza il contributo di un elemento specifico, lo stronzio, e non solo, per così dire, l’effetto complessivo di tanti elementi non singolarmente identificati” sottolinea Stefano Covino, dell’INAF di Milano, anch’egli nel team che ha realizzato la scoperta.
La scoperta è stata pubblicata sulla rivista Nature nell’articolo Identification of strontium in the merger of two neutron stars di Darach Watson, Camilla J. Hansen, Jonatan Selsing, Andreas Koch, Daniele B.Malesani, Anja C. Andersen, Johan P. U. Fynbo, Almudena Arcones, Andreas Bauswein, Stefano Covino, Aniello Grado, Kasper E. Heintz, Leslie Hunt, Chryssa Kouveliotou, Giorgos Leloudas, Andrew Levan, Paolo Mazzali, Elena Pian.
Notizie: Ufficio Stampa INAF
Foto: ESO/L.Calçada/M. Kornmesser
