Da Orsina Fiorentini 
Dopo la sua “nascita” nel Big Bang, l’universo era composto principalmente da atomi di idrogeno e da pochi atomi di elio. Questi sono gli elementi più leggeri della tavola periodica. Tutti gli elementi più pesanti dell’elio sono stati prodotti in una forma o nell’altra durante i 13,8 miliardi di anni tra il Big Bang e i giorni nostri.
Le stelle hanno prodotto molti di questi elementi più pesanti attraverso il processo di fusione nucleare. Tuttavia, questo rende gli oggetti solo pesanti come il ferro. La creazione di oggetti più pesanti consumerebbe energia anziché rilasciarla.
Per spiegare oggi l’esistenza di questi elementi più pesanti è necessario trovare i fenomeni che possono produrli. Un tipo di evento adatto a questo scopo è a Lampo di raggi gamma (GRB) -La classe di esplosioni più potente dell’universo. Queste esplosioni possono avere un quintilione (10 seguito da 18 zeri) di forza due volte più luminosa del nostro Sole e si pensa che siano causate da diversi tipi di eventi.
Le esplosioni GRB possono essere suddivise in due categorie: esplosioni lunghe ed esplosioni brevi. I GRB lunghi sono associati alla morte di stelle massicce e in rapida rotazione. Secondo questa teoria, la rotazione rapida convoglia il materiale espulso durante il collasso di una stella massiccia in getti stretti che si muovono a velocità estremamente elevate.
Emmett Giffen/NASA/MSFC
Brevi raffiche durano solo pochi secondi. Si ritiene che sia causato dalla collisione di due stelle di neutroni, che sono stelle “morte” compatte e dense. Nell’agosto 2017, un evento importante ha contribuito a sostenere questa teoria. Lego E VergineDue rilevatori di onde gravitazionali negli Stati Uniti hanno rilevato a Un segnale che sembra provenire da due stelle di neutroni Muoviti per scontrarti.
Pochi secondi dopo, è stato rilevato un breve lampo di raggi gamma, noto come GRB 100817A, proveniente dalla stessa direzione nel cielo. Per settimane, quasi tutti i telescopi del pianeta hanno puntato questo evento in uno sforzo senza precedenti per studiarne gli effetti.
Le osservazioni hanno rivelato a kilonova Nel sito GRB 170817A. Una kilonova è un debole cugino dell’esplosione di una supernova. La cosa più interessante è che ci sono prove a riguardo Durante l’esplosione furono prodotti molti elementi pesanti. Gli autori di uno studio pubblicato su Nature che ha analizzato l’esplosione hanno dimostrato che queste kilonova sembrano produrre due diverse classi di detriti, o proiettili. Uno è costituito principalmente da elementi leggeri, mentre l’altro è costituito da elementi pesanti.
Abbiamo già detto che la fissione nucleare può produrre solo elementi pesanti come il ferro nella tavola periodica. Ma esiste un altro processo che potrebbe spiegare come le kilonova siano state in grado di produrre oggetti più pesanti.
Processo veloce di cattura dei neutroni, o processo r, è dove i nuclei (o nuclei) di elementi più pesanti come il ferro catturano molte particelle di neutroni in breve tempo. La loro massa poi cresce rapidamente, dando luogo ad elementi molto più pesanti. Tuttavia, affinché il processo r abbia successo, sono necessarie le giuste condizioni: alta densità, alta temperatura e un gran numero di neutroni liberi disponibili. I lampi di raggi gamma si verificano per fornire queste condizioni necessarie.
Tuttavia, la fusione di due stelle di neutroni, come quella che ha causato la kilonova GRB 170817A, è un evento molto raro. In effetti, potrebbero essere così rari da costituire un’improbabile fonte degli abbondanti elementi pesanti presenti nell’universo. Ma che dire dei lampi di raggi gamma lunghi?
Centro di volo spaziale Goddard della NASA
Uno studio recente ha esaminato in particolare un lungo lampo di raggi gamma, GRB 221009. Si chiama barca -Il più brillante di tutti i tempi. Questo lampo GRB è stato catturato come un impulso di intensa radiazione che ha attraversato il sistema solare il 9 ottobre 2022.
La barca scatenò una campagna di osservazione astronomica simile a quella della kilonova. Questo GRB era dieci volte più attivo del precedente detentore del record, ed era così vicino a noi che… Impatto sull’atmosfera terrestre Era misurabile sulla Terra e paragonabile a una grande tempesta solare.
Tra i telescopi che studiavano gli impatti della barca c’era il James Webb Space Telescope (JWST). Ha osservato i GRB circa sei mesi dopo la loro esplosione, per non essere accecata dal bagliore dell’esplosione iniziale. I dati raccolti dal telescopio spaziale James Webb hanno mostrato che, sebbene l’evento fosse insolitamente luminoso, è stato causato da… Solo una normale esplosione di supernova.
In effetti, precedenti osservazioni di altri GRB lunghi non indicavano alcuna relazione tra la luminosità di un GRB e la dimensione dell’esplosione di supernova associata. La barca sembra non fare eccezione.
Il team JWST ha anche dedotto quanti elementi pesanti sono stati prodotti durante l’esplosione della barca. Non hanno trovato alcuna indicazione degli elementi prodotti dal processo r. Ciò è sorprendente, poiché teoricamente si ritiene che la luminosità dei GRB lunghi sia correlata alle condizioni al suo centro, molto probabilmente un buco nero. Per eventi molto luminosi, in particolare eventi estremi come una barca, le condizioni devono essere adatte affinché si verifichi il processo r.
Questi risultati indicano che i lampi di raggi gamma potrebbero non essere la fonte decisiva sperata di elementi pesanti nell’universo. Invece, deve esserci una fonte o fonti che esistono ancora.