Gli astronomi trovano un oggetto in grado di produrre la massa di 1 pianeta in oro

Gli elementi più leggeri della tavola periodica, come l'idrogeno e l'elio, si sono formati nei primi minuti dopo il Big Bang. Sono responsabili della composizione delle prime stelle che si sono formate. Da queste stelle, elementi leggermente più pesanti, come carbonio, ossigeno e ferro, sono stati prodotti attraverso la fusione nucleare e dispersi nello spazio quando sono esplose in supernova.

Il mistero inizia con l'elemento ferro, che rappresenta il limite che una stella può raggiungere durante la fusione e il mantenimento dell'equilibrio idrostatico. La formazione di elementi ancora più pesanti come oro, platino e uranio era un importante punto interrogativo. Solo di recente, le osservazioni hanno dimostrato che eventi energetici, come la fusione di stelle di neutroni, potrebbero creare questi metalli attraverso il processo di cattura rapida dei neutroni, noto come processo r.

Un nuovo articolo pubblicato di recente ha dimostrato che è possibile che questi elementi pesanti si formino attraverso brillamenti di magnetar. Secondo gli astronomi che hanno analizzato questi brillamenti, un singolo brillamento ha generato l'equivalente della massa di Marte in metalli come oro, platino e uranio. Questa osservazione fornisce una nuova spiegazione sull'origine di questi elementi e aiuta a chiarire il mistero di come i metalli pesanti si siano formati naturalmente nell'Universo.

Magnetar

Le magnetar sono un tipo speciale di stelle di neutroni dotate di campi magnetici estremamente intensi, migliaia di miliardi di volte superiori a quelli del campo magnetico terrestre. I campi magnetici di una magnetar sono i più intensi mai osservati nell'Universo.

Alcune di queste emissioni di radiazioni elettromagnetiche si verificano attraverso esplosioni di energia note come brillamenti. Questi brillamenti generano emissioni di raggi X e gamma che si osservano qui sulla Terra e possono fornire informazioni sull'ambiente della magnetar. Questo ambiente è favorevole alla formazione di elementi pesanti, poiché è energetico e denso.

Il mistero del 2024

Nel dicembre 2004, gli astronomi osservarono un'esplosione estremamente luminosa e intensa attraverso i telescopi spaziali. Dopo successive osservazioni e analisi, l'esplosione fu identificata come un brillamento di una magnetar. Inoltre, questo brillamento di radiazioni era durato solo pochi secondi, ma aveva rilasciato più energia di quanta ne rilascia il Sole in un milione di anni.

Questo evento è stato uno dei più energetici mai osservati e continua ad affascinare gli astronomi. Tuttavia, un mistero è rimasto quando un secondo segnale, più debole, è stato rilevato circa 10 minuti dopo l'esplosione principale. Nei due decenni successivi all'osservazione, diversi astronomi hanno tentato di spiegare il picco secondario, ma non si adatta ai modelli noti.

Brillamenti che producono elementi pesanti

Un articolo di recente pubblicazione ha analizzato questo evento del 2004 studiando i due picchi osservati. Con la nuova analisi, i ricercatori hanno stimato che l'esplosione abbia prodotto l'equivalente di circa il doppio della massa di Marte in metalli pesanti come platino e uranio. Questo spiegherebbe il processo associato al picco secondario, rimasto finora un mistero. Inoltre, questa scoperta ha risolto un altro problema.

Le sole collisioni tra stelle di neutroni non erano sufficienti a spiegare la quantità osservata di elementi pesanti. Inoltre, grandi quantità di questi elementi erano presenti anche in galassie molto giovani, dove non c'era abbastanza tempo per le collisioni tra stelle di neutroni. Grazie a questa scoperta, è possibile stimare che tra l'1% e il 10% degli elementi pesanti possa essere formato da questi brillamenti.

Processo di cattura dei neutroni

Il processo responsabile della formazione di elementi pesanti, sia nelle collisioni tra stelle di neutroni che nei brillamenti, è chiamato processo di cattura rapida dei neutroni, o processo r. Questo processo si verifica quando i nuclei atomici assorbono neutroni liberi ad alta velocità prima che possano decadere radioattivamente. Perché ciò accada, è necessario un ambiente estremamente ricco di neutroni.

In condizioni estreme, come nelle collisioni e nelle magnetar, i neutroni sono così densamente concentrati che i nuclei atomici ne incorporano decine in frazioni di secondo, formando elementi pesanti. La conferma osservativa di questo processo è avvenuta nel 2017 con la rilevazione dell'evento GW170817. L'analisi spettrale della luce emessa dopo l'evento ha rivelato la presenza di elementi pesanti di nuova formazione.

Fonte della notizia

Direct Evidence for r-process Nucleosynthesis in Delayed MeV Emission from the SGR 1806–20 Magnetar Giant Flare. 29 de abril, 2025. Patel, et al.