Illustrazione di una nube calda, densa e in espansione di detriti strappati dalle stelle di neutroni poco prima che entrassero in collisione. Immagine tramite il Goddard Space Flight Center/CI Lab della NASA.
Duncan Brown, Syracuse University e Edo Berger, Harvard University
Per migliaia di anni, gli esseri umani hanno cercato un modo per trasformare la materia in oro. Gli antichi alchimisti consideravano questo metallo prezioso la più alta forma di materia., Man mano che la conoscenza umana avanzava, gli aspetti mistici dell’alchimia lasciavano il posto alle scienze che conosciamo oggi. Eppure, con tutti i nostri progressi nella scienza e nella tecnologia, la storia di origine dell’oro è rimasta sconosciuta. Fino ad ora.
Infine, gli scienziati sanno come l’universo produce oro. Usando i nostri telescopi e rivelatori più avanzati, l’abbiamo visto creato nel fuoco cosmico delle due stelle in collisione rilevate per la prima volta da LIGO attraverso l’onda gravitazionale che emettevano.,
La radiazione elettromagnetica catturata da GW170817 conferma ora che elementi più pesanti del ferro sono sintetizzati in seguito a collisioni di stelle di neutroni. Immagine via Jennifer Johnson / SDSS.
Origini dei nostri elementi
Gli scienziati sono stati in grado di mettere insieme da dove provengono molti degli elementi della tavola periodica. Il Big Bang ha creato l’idrogeno, l’elemento più leggero e abbondante. Mentre le stelle brillano, fondono l’idrogeno in elementi più pesanti come il carbonio e l’ossigeno, gli elementi della vita., Nei loro anni morenti, le stelle creano i metalli comuni – alluminio e ferro – e li fanno esplodere nello spazio in diversi tipi di esplosioni di supernova.
Per decenni, gli scienziati hanno teorizzato che queste esplosioni stellari spiegassero anche l’origine degli elementi più pesanti e rari, come l’oro. Ma a loro mancava un pezzo della storia. Dipende dall’oggetto lasciato dalla morte di una stella massiccia: una stella di neutroni. Stelle di neutroni pack una volta e mezzo la massa del sole in una palla solo 10 miglia di diametro. Un cucchiaino di materiale dalla loro superficie peserebbe 10 milioni di tonnellate.,
Molte stelle nell’universo sono in sistemi binari – due stelle legate per gravità e orbitanti l’una attorno all’altra (si pensi ai soli del pianeta natale di Luke in “Star Wars”). Una coppia di stelle massicce potrebbe finire la loro vita come una coppia di stelle di neutroni. Le stelle di neutroni orbitano a vicenda per centinaia di milioni di anni. Ma Einstein dice che la loro danza non può durare per sempre. Alla fine, devono scontrarsi.
Collisione massiccia, rilevata in più modi
La mattina del 17 agosto 2017, un’ondulazione nello spazio passò attraverso il nostro pianeta., È stato rilevato dai rivelatori di onde gravitazionali LIGO e Virgo. Questo disturbo cosmico proveniva da una coppia di stelle di neutroni delle dimensioni di una città che si scontravano ad un terzo della velocità della luce. L’energia di questa collisione ha superato qualsiasi laboratorio atomico sulla Terra.
Sentendo parlare della collisione, gli astronomi di tutto il mondo, compresi noi, sono entrati in azione. Telescopi grandi e piccoli hanno scansionato la zona di cielo da cui provenivano le onde gravitazionali., Dodici ore dopo, tre telescopi hanno visto una stella nuova di zecca – chiamata kilonova – in una galassia chiamata NGC 4993, a circa 130 milioni di anni luce dalla Terra.
Gli astronomi avevano catturato la luce del fuoco cosmico delle stelle di neutroni in collisione. Era giunto il momento di puntare i telescopi più grandi e migliori del mondo verso la nuova stella per vedere la luce visibile e infrarossa dalle conseguenze della collisione. In Cile, il telescopio Gemini ha deviato il suo grande specchio di 26 piedi verso il kilonova. La NASA ha guidato l’Hubble nella stessa posizione.,
Filmato della luce visibile della kilonova che svanisce nella galassia NGC 4993, a 130 milioni di anni luce dalla Terra.
Proprio come le braci di un intenso fuoco da campo si raffreddano e si affievoliscono, il bagliore di questo fuoco cosmico svanisce rapidamente. In pochi giorni la luce visibile svanì, lasciando dietro di sé un caldo bagliore infrarosso, che alla fine scomparve pure.
Osservando l’universo forgiare l’oro
Ma in questa luce sbiadita è stata codificata la risposta alla domanda secolare di come l’oro è fatto.,
Brillare la luce del sole attraverso un prisma e vedrete spettro del nostro sole – i colori dell’arcobaleno diffusione da breve lunghezza d’onda luce blu a lunga lunghezza d’onda luce rossa. Questo spettro contiene le impronte digitali degli elementi legati e forgiati nel sole. Ogni elemento è contrassegnato da un’impronta digitale unica di linee nello spettro, che riflette la diversa struttura atomica.
Lo spettro della kilonova conteneva le impronte digitali degli elementi più pesanti dell’universo., La sua luce portava la firma rivelatrice del materiale della stella di neutroni che decadeva in platino, oro e altri elementi cosiddetti “processo r”.
Spettro visibile e infrarosso del kilonova. Le ampie vette e valli nello spettro sono le impronte digitali della creazione di elementi pesanti. Immagine tramite Matt Nicholl.
Per la prima volta, gli umani avevano visto l’alchimia in azione, l’universo trasformare la materia in oro. E non solo una piccola quantità:questa collisione ha creato almeno 10 Terre d’oro., Si potrebbe indossare alcuni gioielli in oro o platino in questo momento. Dagli un’occhiata. Quel metallo è stato creato nel fuoco atomico di una collisione di stelle di neutroni nella nostra galassia miliardi di anni fa-una collisione proprio come quella vista il 17 agosto.
E che dire dell’oro prodotto in questa collisione? Sarà soffiato nel cosmo e mescolato con polvere e gas dalla sua galassia ospite. Forse un giorno farà parte di un nuovo pianeta i cui abitanti intraprenderanno una ricerca millenaria per capirne l’origine.,
Duncan Brown, Professore di Fisica, Syracuse University e Edo Berger, Professore di Astronomia, Harvard University
Questo articolo è stato originariamente pubblicato sulla Conversazione. Leggi l’articolo originale.
I membri della comunità EarthSky – tra cui scienziati, così come scrittori di scienza e natura di tutto il mondo-pesano su cosa e ‘ importante per loro. Foto di Robert Spurlock.