Le origini di elementi pesanti come l’oro sono state uno dei più grandi misteri dell’astrofisica. Uno studio ha ora fornito un indizio sulle origini cosmiche del prezioso metallo.
Gli scienziati hanno scoperto che le esplosioni in stelle di neutroni altamente magnetizzate, chiamate magnetar, avrebbero potuto creare oro nell’universo.
Ecco di più sullo studio:
Qual è l’ultima scoperta delle origini dell’oro?
L’analisi dei dati d’archivio dalle missioni spaziali mostra che una grande quantità di metalli pesanti, incluso l’oro, provengono da giganteschi razzi di magnetari, secondo uno studio pubblicato sulla rivista astrofisica Lettere del 29 aprile.
Anirudh Patel, uno studente di dottorato presso il Dipartimento di Fisica della Columbia University di New York, ha guidato lo studio, che ha utilizzato i dati di telescopi archivistici di 20 anni dalla NASA e dai telescopi dell’agenzia spaziale europea per indagare su come sono stati creati e distribuiti elementi pesanti come ferro e oro in tutto l’universo.
“È una domanda piuttosto fondamentale in termini di origine della questione complessa nell’universo”, ha detto Patel in un articolo sul sito web della NASA. “È un enigma divertente che non è stato effettivamente risolto.”
Gli autori hanno stimato che i razzi giganti magnetar potrebbero contribuire fino al 10 percento dell’abbondanza complessiva di elementi nella galassia che sono più pesanti del ferro.
I coautori dello studio sono affiliati alla Columbia University, alla Charles University nella Repubblica Ceca, alla Louisiana State University, al Flatiron Institute di New York e alla Ohio State University.
Cos’è un magnetar e come si può formare l’oro?
Un magnetar è un tipo di stella di neutroni che è altamente magnetizzata, il che significa che il suo campo magnetico è estremamente potente. Quando un’enorme stella esplode, lascia un nucleo molto denso e collassato dietro, che si chiama stella di neutroni.
Gli astronomi teorizzano che i primi magnetari si sono formati dopo le prime stelle circa 13,6 miliardi di anni fa, secondo il coautore dello studio Eric Burns, assistente professore e astrofisico presso la Louisiana State University di Baton Rouge. Il Big Bang ha creato l’universo 13,8 miliardi di anni fa.
In rare occasioni, i magnetari possono rilasciare radiazioni ad alta energia subendo uno “starquake”. Come un terremoto, uno starquake può fratturare la crosta del magnetar. A volte, Magnetar Starquakes porta con sé un bagliore gigante magnetar, un raro evento esplosivo che rilascia raggi gamma.
I ricercatori hanno scoperto che i magnetari rilasciano materiale durante i razzi giganti. Tuttavia, non hanno ancora una spiegazione fisica per questo.
I ricercatori hanno ipotizzato se i razzi giganti magnetar formassero oro attraverso il rapido processo di neutroni che creano nuclei atomici più leggeri in quelli più pesanti. L’identità di un elemento è definita dal numero di protoni che ha. Tuttavia, se un atomo acquisisce un neutrone extra, può sottoporsi a decadimento nucleare, che può trasformare un neutrone in un protone.
Un numero cambiato di protoni può cambiare l’identità dell’elemento. Le stelle di neutroni hanno una densità estremamente elevata di neutroni. Se una stella di neutroni viene interrotta, gli atomi singolari possono catturare rapidamente una serie di neutroni e sottoporsi a più decadimenti. Questo porta alla formazione di elementi molto più pesanti come l’uranio.
Prima di questo studio, la creazione di oro era attribuita solo alle collisioni di stelle di neutroni o ai kilonova. Quando gli astronomi hanno osservato una collisione delle stelle di neutroni nel 2017 attraverso i telescopi, hanno scoperto che la collisione potrebbe creare elementi pesanti come oro, platino e piombo. Tuttavia, si ritiene che queste collisioni siano avvenute relativamente più tardi nella storia dell’universo, negli ultimi miliardi di anni.
Tuttavia, i dati telescopici d’archivio, che erano precedentemente indeciflabili, hanno mostrato che i razzi giganti magnetar si sono formati molto prima. Quindi, lo studio indica che il primo oro avrebbe potuto essere realizzato con razzi giganti magnetari.
Qual è il prossimo?
La NASA ha una missione imminente che può seguire questi risultati. Lo spettrometro Compton e Imager (COSI) è un telescopio a raggi gamma che dovrebbe essere lanciato nel 2027.
COSI studierà fenomeni energetici nella Via Lattea e oltre, come i razzi giganti magnetar. Secondo il sito Web della NASA, COSI potrebbe identificare singoli elementi creati nei razzi giganti, contribuendo a formare una migliore comprensione dell’origine degli elementi.
