L’esplosione di una kilonova ha creato una pioggia di elementi pesanti nell’universo
Circa un anno fa è stata osservato un intensissimo lampo di raggi gamma prodotto da un’enorme esplosione cosmica, una kilonova, che ha disseminato nell’universo una moltitudine di elementi pesanti.
È nato tutto da una kilonova, un evento straordinario e violentissimo, un’esplosione astronomica estremamente intensa che si verifica quando due oggetti celesti superdensi, compatti, come ad esempio stelle di neutroni e buchi neri, si fondono tra loro.
Queste esplosioni prendono il nome di kilonovae perché la loro luminosità è 1000 volte più intensa di una nova, anch’essa un’esplosione ma causata dall’accumulo di idrogeno sulla superficie di una nana bianca.
Questi eventi catastrofici sono caratterizzati da lampi gamma (Gamma-ray burst, Grb) brevi, della durata solitamente inferiore ai 2 secondi. Tuttavia in casi eccezionali il lampo di raggi gamma può durare più a lungo, come nel caso del lampo Grb 230307A di cui parleremo in questo articolo.
L'evento che ha portato a questa fondamentale scoperta
È stato infatti un lampo abbastanza lungo, della durata di circa 40 secondi, rilevato il 7 marzo 2023 dal telescopio spaziale Fermi della NASA con la collaborazione anche di enti di ricerca italiani come l’Agenzia Spaziale Italiana (ASI), l’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF) e l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN).
Dopo questa prima osservazioni, utilizzando anche i dati dei telescopi spaziali Hubble e James Webb, si è tentato di ricostruire l’evoluzione di questo rarissimo fenomeno giungendo alla conclusione che le kilonovae sono in grado di spargere nell’universo una moltitudine di elementi pesanti noti come lantanoidi o terre rare, ovvero quei componenti di cui oggi non possiamo fare più a meno in quanto elementi fondamentali negli smartphone, nelle lampade e nei magneti dei motori elettrici.
È proprio un gruppo di ricerca coordinato dall’Università di Roma Tor Vergata che è riuscito a ricostruire l’origine e l’evoluzione di questi lampi di raggi gamma, a cui è seguita la pubblicazione di uno studio pochi giorni fa su Nature.
L’articolo ha come primi autori Yuhang Yang, postdoc in Astrofisica e la professoressa di Astrofisica Eleonora Troja, afferente al dipartimento di Fisica della succitata università romana e associata all’Istituto Nazionale di Astrofisica.
In generale, secondo gli scienziati, dopo un evento di fusione, nei giorni successivi, l’evoluzione della kilonova è caratterizzata dal decadimento radioattivo degli elementi più pesanti del ferro, che vendono sintetizzati durante la fusione. Ancora dopo, tra una settimana e un mese dopo la fusione, il comportamento della kilonova dovrebbe divergere sulla base della composizione del materiale rilasciato e di quello che rimane nel luogo in cui è avvenuta la fusione.
I ricercatori quindi hanno osservato l’evolvere di Grb 230307A, hanno identificato l’inizio della kilonova dopo un giorno dall’osservazione del Grb e hanno continuato ad osservarla per due mesi dopo il lampo gamma.
Un'osservazione prolungata dell'evento
È solo grazie all’elevatissima sensibilità e alla visione multicolore di Hubble e di Webb che si è riusciti a studiare l’evoluzione ‘tardiva’ di una kilonova.
È proprio la professoressa Eleonora Trojani che afferma:
Alla base della brillante luce infrarossa proveniente da Grb 230307A c’è la presenza di terre rare prodotte dal rapido processo di cattura dei neutroni, il cosiddetto processo r, un processo di nucleosintesi che produce elementi più pesanti del ferro.
Questa scoperta è importantissima perché conferma che le kilonovae sono di cruciale importanza nella creazione degli elementi più pesanti dell’universo, senza i quali sulla Terra non avremmo avuto molti dei materiali necessari per costruire una società tecnologica.