Le fusioni tra due stelle di neutroni hanno prodotto più elementi pesanti negli ultimi 2,5 miliardi di anni rispetto alle fusioni tra stelle di neutroni e buchi neri. La maggior parte degli elementi più leggeri del ferro sono forgiati nei nuclei delle stelle. Il centro incandescente di una stella alimenta la fusione dei protoni, schiacciandoli insieme per costruire elementi progressivamente più pesanti. Ma al di là del ferro, gli scienziati sono perplessi su ciò che potrebbe dare origine all'oro, al platino e al resto degli elementi pesanti dell'universo, la cui formazione richiede più energia di quella che una stella può raccogliere.
Un nuovo studio condotto da ricercatori del MIT e dell'Università del New Hampshire rileva che di due fonti a lungo sospettate di metalli pesanti, una è più una miniera d'oro rispetto all'altra. Lo studio, pubblicato ieri sull'Astrophysical Journal Letters, riporta che negli ultimi 2,5 miliardi di anni, sono stati prodotti più metalli pesanti in fusioni binarie di stelle di neutroni, o collisioni tra due stelle di neutroni, che in fusioni tra una stella di neutroni e un buco nero.
Lo studio è il primo a confrontare i due tipi di fusione in termini di produzione di metalli pesanti e suggerisce che le stelle di neutroni binarie sono una probabile fonte cosmica per l'oro, il platino e altri metalli pesanti che vediamo oggi. I risultati potrebbero anche aiutare gli scienziati a determinare la velocità con cui i metalli pesanti vengono prodotti in tutto l'universo.
Gli scienziati avevano inizialmente sospettato che le supernove potevano essere una risposta. Quando una stella massiccia collassa in una supernova, il ferro al suo centro potrebbe infatti plausibilmente combinarsi con elementi più leggeri nella ricaduta estrema per generare elementi più pesanti. Nel 2017, tuttavia, è stato confermato un candidato promettente, sotto forma di una fusione binaria di stelle di neutroni, rilevata per la prima volta da LIGO e Virgo, gli osservatori di onde gravitazionali rispettivamente negli Stati Uniti e in Italia.
I rivelatori hanno raccolto onde gravitazionali, o increspature attraverso lo spazio-tempo, che hanno avuto origine a 130 milioni di anni luce dalla Terra, da una collisione tra due stelle di neutroni – nuclei collassati di stelle massicce, che sono piene di neutroni e sono tra gli oggetti più densi dell'universo.
Il team ha deciso di determinare la quantità di oro e altri metalli pesanti che ogni tipo di fusione potrebbe tipicamente produrre. Per la loro analisi, si sono concentrati sulle rilevazioni di LIGO e Virgo fino ad oggi di due fusioni binarie di stelle di neutroni e due fusioni di stelle di neutroni – buchi neri.
In media, i ricercatori hanno scoperto che le fusioni binarie di stelle di neutroni potrebbero generare da due a 100 volte più metalli pesanti rispetto alle fusioni tra stelle di neutroni e buchi neri. Si stima che le quattro fusioni su cui hanno basato la loro analisi si siano verificate negli ultimi 2,5 miliardi di anni. Concludono quindi che durante questo periodo, almeno, elementi più pesanti sono stati prodotti da fusioni binarie di stelle di neutroni che da collisioni tra stelle di neutroni e buchi neri.