La creazione di tre elementi pesanti è stata osservata per la prima volta
Finalmente ci stiamo avvicinando a rispondere alla domanda su quale sia l’origine di tutti gli elementi presenti nell’universo. Per la prima volta è stata osservata la sintesi di tre elementi pesanti in seguito a un brillamento di raggi gamma (GRB), contribuendo così a comprendere meglio l’origine di una parte più ampia della tavola periodica.
Risolto un mistero
L’origine degli elementi con masse atomiche superiori al ferro è stata a lungo un mistero. Durante la maggior parte della loro vita, le stelle trasformano l’idrogeno in elio e, verso la fine, possono produrre elementi leggermente più pesanti. Tuttavia, per creare qualcosa di più pesante del ferro, è necessario qualcosa di più drammatico. Una volta si pensava che le supernove fossero responsabili di tutto ciò che è più pesante, ma i dubbi erano sorti anche prima della prima osservazione di una kilonova risultante dalla collisione di stelle di neutroni.
Ora si ritiene che entrambi i tipi di esplosioni stellari contribuiscano alla produzione di elementi più pesanti nell’universo, con l’importanza di ciascuna fonte che varia a seconda dell’elemento. Tuttavia, nella maggior parte dei casi, ciò si basa su molte congetture, poiché non sono stati rilevati nello spettro prodotto da nessuno dei due tipi di esplosione.
Tungsteo, selenio, tellurio: “heavy metals”
Ora, però, le cose sono cambiate, almeno per il tungsteno, il selenio e il tellurio, rispettivamente gli elementi numero 74, 34 e 52.
“Stavamo cercando la firma della sintesi di metalli pesanti nell’universo e ci è voluta una gigantesca esplosione per permetterci di vederla”, ha dichiarato il dottor Gavin Lamb dell’Università di Liverpool John Moores in una email. L’evento è stato il brillamento di raggi gamma GRB 230307A, osservato da JWST, il secondo brillamento di raggi gamma più luminoso mai osservato.
I GRB, cosa sono
I GRB possono avere cause diverse, ma questo è stato il risultato di una kilonova, simile a quelle in cui abbiamo rilevato le onde gravitazionali prodotte dalla fusione di stelle di neutroni. Il GRB è durato 200 secondi, rendendolo uno dei brillamenti più lunghi mai osservati. Si ritiene che i brillamenti lunghi e quelli brevi possano avere cause fondamentalmente diverse e l’associazione delle kilonove con i GRB che durano più di due secondi non è ancora ben compresa.
La luce residua è stata sorprendentemente debole considerando la potenza del brillamento, ma JWST l’ha catturata nel medio infrarosso 29 e 61 giorni dopo che i raggi gamma ci hanno raggiunto. Ciò ha rivelato una linea spettrale a 2,15 micron, che gli scienziati di 66 istituti di tutto il mondo interpretano come la presenza di tellurio, dopo aver tenuto conto dello spostamento verso il rosso della galassia in cui si pensa si sia verificato l’evento.
Il team ha calcolato che la quantità di tellurio prodotta sarebbe pari a circa un millesimo della massa del Sole, ovvero circa 300 volte la massa della Terra. Questo aiuta a spiegare perché, sebbene molto raro sulla Terra, il tellurio sia relativamente comune nell’universo nel suo complesso.
La modellizzazione teorica suggerisce che le kilonove dovrebbero produrre molto tellurio, ma questa è la prima evidenza sperimentale, a parte una rilevazione più speculativa in una precedente kilonova, AT2017gfo.
Una linea più debole a 4,5 micron è ritenuta indicare la presenza di tungsteno, selenio o entrambi.
Il tellurio non è un elemento molto conosciuto, la sua principale applicazione sono le celle solari a film sottile e i semiconduttori. Inoltre, la sua presenza indica probabilmente anche la produzione di elementi vicini ad esso nella tavola periodica, inclusi il suo vicino immediato, lo iodio, essenziale per la produzione di ormoni regolatori della crescita.
Il tungsteno è meglio conosciuto come la risposta alla domanda di trivia: quale metallo ha il punto di fusione più alto? La sua estrema durezza lo rende utile nelle leghe metalliche. Il selenio è un micronutriente essenziale per gli animali, aggiunto a alcuni alimenti per prevenire carenze.
“A poco più di 150 anni da quando Dmitri Mendeleev ha scritto la tavola periodica degli elementi, siamo finalmente nella posizione di iniziare a colmare quei vuoti di conoscenza su dove tutto è stato creato”, ha dichiarato il professor Andrew Levan dell’Università di Radboud in un’altra dichiarazione.
