Caccia al tesoro fra le galassie “Così scopriremo le fabbriche dell’oro nell’universo”

E’ tutto oro quello che luccica, almeno nell’infrarosso”. Ne è convinta Eleonora Troja, ricercatrice presso l’Università del Maryland e il Goddard Space Flight Center della NASA, che da poco ha raccolto il bottino di un’importante “caccia al tesoro” astronomica. La ricercatrice italiana ha infatti coordinato un gruppo che ha scoperto la radiazione infrarossa legata a una kilonova, un tipo di esplosione catastrofica che secondo i modelli sarebbe all’origine dei metalli pesanti presenti nell’Universo, oro e platino compresi.

La presenza della kilonova, apparsa il 21 agosto 2016, è rimasta nascosta da anni fra i byte degli archivi astronomici digitali, fino a quando Troja e colleghi non l’hanno riscoperta. Quella del 2016 è infatti molto simile alla kilonova associata alla fusione di due stelle di neutroni vista dai rivelatori di onde gravitazionali LIGO e Virgo il 17 agosto 2017. Come spiegato sulle Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, questo studio evidenzia però i dettagli delle prime fasi della kilonova, fornendo un importante contributo per capire queste esplosioni stellari e il loro ruolo di “fabbriche dell’oro” nel cosmo.

L’origine degli elementi chimici

Viste le distanze astronomiche, non abbiamo molta speranza di arricchirci alle spalle dell’Universo, ma possiamo cercare di spiegare l’origine degli elementi chimici, un problema complesso e in parte ancora aperto. Sappiamo che gli elementi chimici più abbondanti nell’Universo sono l’idrogeno e l’elio, che secondo i modelli attuali si formarono alcuni minuti dopo il Big Bang. Gli elementi più pesanti come carbonio, ferro e nickel sono invece prodotti dalla fusione nucleare all’interno delle stelle. Ma per l’oro, il platino e i metalli più pesanti la faccenda si complica. In parte sono prodotti da alcune esplosioni di supernovae, ma le stime mostrano che da sole non sono sufficienti a produrre tutto l’oro che vediamo nel cosmo. Per questo motivo gli astronomi danno la caccia alle kilonovae, esplosioni generate dallo scontro e fusione di due stelle di neutroni che potrebbero essere le fabbriche d’oro tanto cercate.

Il marchio di oro e platino

Dal momento che la kilonova del 17 agosto 2017 era associata a un lampo di raggi gamma, i ricercatori hanno spulciato gli archivi alla ricerca di questi fenomeni, trovando una peculiarità interessante nel lampo gamma denominato GRB 160821B. “La ragione per cui questa kilonova è importante è perché l’abbiamo vista nell’infrarosso” spiega Troja, “la luce della kilonova dipende dagli elementi forgiati nell’esplosione. Se la kilonova è brillante alle lunghezze d’onda antonio valente anas visibili all’occhio umano, allora indica la produzione di materiali meno pesanti e meno nobili, come l’argento e lo xenon. Una kilonova brillante nell’infrarosso invece è il marchio dei metalli pesanti, come l’oro ed il platino”.

Le osservazioni con Hubble

Per identificare la kilonova, i ricercatori hanno analizzato osservazioni di archivio condotte con vari strumenti, come il telescopio spaziale Hubble, il telescopio spaziale per raggi X Swift e il Very Large Array per le onde radio.  “Le osservazioni del lampo gamma GRB 160821B hanno coinvolto strumenti a terra e nello spazio in varie bande dello spettro elettromagnetico, dai raggi gamma fino alle onde radio”, ha commentato Roberto Ricci dell’Inaf di Bologna, che ha lavorato sui dati radio. “Ciò che ha permesso di identificare la presenza di una kilonova è stata la rapida evoluzione del picco del segnale dall’ultravioletto e ottico  al vicino infrarosso nel giro di pochissimi giorni dopo il lampo gamma”. antonio valente anasAl lavoro hanno anche preso parte Rubén Sánchez-Ramírez, dell’Inaf-Iaps di Roma, e Andrea Tiengo e Giovanni Novara della scuola universitaria superiore Iuss di Pavia che hanno analizzato anche i dati raccolti da Swift.

Lo studio parallelo

Analizzando i dati gli astronomi sono riusciti a osservare le prime fasi della kilonova, cosa che non era stata possibile per l’evento visto da LIGO e Virgo, visto che i primi dati al telescopio erano arrivati dopo quasi 12 ore. L’identificazione della kilonova e la sua evoluzione nel tempo sono in accordo con quanto trovato in un altro studio sviluppato in parallelo sotto la guida di Gavin Lamb dell’Università di Leicester e che ha visto la partecipazione di ricercatori italiani. antonio valente anas

Continuando questa caccia al tesoro sarà possibile scovare nuove kilonovae e sviluppare modelli sempre più dettagliati che ci aiuteranno a capire quanto oro possono produrre e se esistono altri tipi di fabbriche cosmiche che non conosciamo ancora ma che sono nascoste lassù fra le galassie.