Buchi neri primordiali per forgiare elementi pesanti

Si dice comunemente che siamo polvere di stelle, le fornaci nucleari in cui molto tempo fa sono stati prodotti elementi fondamentali per la vita attraverso un processo chiamato nucleosintesi. Ma l’origine degli elementi più pesanti, come oro, platino e uranio non è ancora del tutto chiara.

Uno degli aspetti che attraggono le persone verso l’astronomia è comprendere l’origine di tutto ciò che ci circonda.

Gli astronomi ritengono che gran parte di questi elementi prodotti da processo r (processo di cattura neutronica rapido), più pesanti del ferro, siano stati creati durante la morte di stelle massicce esplose in supernove o durante la fusione di due stelle di neutroni. “Un tipo diverso di fornace è stata necessaria per forgiare oro, platino, uranio e gran parte degli altri elementi più pesanti del ferro”, ha affermato George Fuller, dell’University of California, San Diego.

In uno studio appena pubblicato su Physical Review Letters gli scienziati propongono un altro modo in cui le stelle potrebbero avere prodotto tali elementi: piccoli buchi neri venuti a contatto con stelle di neutroni, catturati da esse, in seguito le avrebbero distrutte.

Le stelle di neutroni sono le più piccole e più dense stelle conosciute, così dense che un cucchiaino della loro materia ha massa equivalente a quella di una montagna. I mini buchi neri sono più teorici, ma molti astronomi ritengono che siano un sottoprodotto del Big Bang, essendosi formati nell’ambiente ad alta densità dell’Universo primordiale, e che potrebbero render conto in parte della materia oscura, una delle componenti del cosmo ancora avvolta nel mistero. Secondo il team, se questi piccoli buchi neri esistono davvero, è possibile che in rari casi una stella di neutroni ne catturi uno e di conseguenza venga divorata dall’interno. Questo processo violento potrebbe portare all’espulsione di parte della densa materia della stella di neutroni nello spazio.

“Piccoli buchi neri prodotti dopo il Big Bang possono invadere una stella di neutroni e mangiarla dall’interno”, ha spiegato Fuller. “Durante gli ultimi millisecondi della morte della stella la quantità di materiale espulso ricco di neutroni potrebbe spiegare le abbondanze osservate di elementi pesanti”. Questo processo di produzione di elementi più pesanti potrebbe contribuire a fornire una risposta anche ad altri misteri irrisolti nell’Universo.

“Dal momento che questi eventi accadono raramente, si può comprendere perché sono una su dieci galassie nane è arricchita di elementi pesanti”, afferma Fuller. “La distruzione sistematica di stelle di neutroni da parte di buchi neri primordiali è coerente con la scarsità di stelle di neutroni nel centro galattico e in galassie nane, dove la densità di buchi neri dovrebbe essere più elevata”.

Secondo i ricercatori altri fenomeni estremi che potrebbero essere spiegati in base a questo meccanismo sono la Kilonova, un’esplosione stellare mille volte più luminosa di una nova, ma da un decimo a un centesimo meno luminosa di una supernova, i misteriosi Fast Radio Bursts e l’eccesso di positroni (antiparticelle degli elettroni) rilevati nel centro galattico. “Ognuno di questi fenomeni rappresenta un mistero di lunga data. È sorprendente che la soluzione di questi eventi, apparentemente non in relazione tra loro, possa essere connessa alla morte violenta di stelle di neutroni da parte di piccoli buchi neri”, conclude Fuller.
[ Barbara Bubbi ]

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/08/170804131816.htm

Credit: NASA