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Dalle stelle al tuo corpo, nuovi indizi sul viaggio degli elementi
Un gruppo guidato dall’Università del Surrey ha ottenuto nuovi dati sperimentali sulle reazioni nucleari delle esplosioni stellari, migliorando le previsioni sulla produzione degli elementi chimici. Il risultato più concreto riguarda il titanio-44: secondo uno dei due studi pubblicati su Physical Review Letters, la quantità prevista nelle supernove aumenta fino al 35% rispetto alle stime precedenti. È un passo verso simulazioni capaci di ricostruire meglio come le stelle producono e disperdono materia nello spazio.
Le supernove delle stelle massicce espellono nello spazio elementi formati durante la vita stellare e nell’esplosione stessa. Questa materia può contribuire alle successive generazioni di stelle e pianeti, entrando anche nella storia chimica degli organismi. Il collegamento con il corpo umano riguarda dunque l’origine degli elementi: i nuovi esperimenti studiano alcuni passaggi della loro produzione, senza ricostruire il percorso dei singoli atomi fino a noi.
Per capire come avvenga l’esplosione, gli astronomi possono cercare le tracce che lascia. Il titanio-44 è un isotopo radioattivo, una particolare forma del titanio con un nucleo instabile, rilevabile anche quando la supernova ha perso la sua luminosità iniziale. La sua presenza offre un termine di confronto tra ciò che i telescopi osservano e ciò che i modelli prevedono, purché si conoscano le reazioni che ne determinano l’abbondanza.
Il gruppo ha raccolto all’Argonne National Laboratory, negli Stati Uniti, dati sperimentali su una reazione che regola la quantità di titanio-44 nelle supernove. I risultati indicano che la reazione procede più lentamente di quanto stimato in precedenza. Inserendo questa informazione nei calcoli, la produzione prevista dell’isotopo cresce fino al 35%. La percentuale descrive quindi un aggiornamento delle previsioni basato su misure di laboratorio, non un aumento osservato direttamente in tutte le esplosioni stellari.
La seconda ricerca affronta un fenomeno diverso: i lampi X di tipo I. In questi sistemi una stella di neutroni sottrae gas a una compagna; il materiale accumulato sulla superficie può alimentare esplosioni termonucleari che liberano energia anche sotto forma di raggi X. Sono eventi distinti dalle supernove. Alla Facility for Rare Isotope Beams, in Michigan, i ricercatori hanno studiato con maggiore precisione una reazione coinvolta in questi processi.
Il punto comune dei due lavori è la possibilità di fornire ai modelli delle esplosioni stellari dati nucleari più solidi. Una simulazione dipende infatti dalle proprietà delle reazioni che incorpora: se una di queste procede a una velocità diversa da quella ipotizzata, possono cambiare le quantità degli elementi prodotti. Il confronto con le osservazioni astronomiche può così verificare le previsioni su basi sperimentali più affidabili.
I risultati, pubblicati su una rivista scientifica con revisione tra pari, restringono alcune incertezze della nucleosintesi stellare, il processo di formazione dei nuclei atomici nelle stelle. Restano aperte domande sullo svolgimento delle esplosioni e sulla dispersione degli elementi. Questi esperimenti aggiungono vincoli misurabili alle teorie, ma non dimostrano che l’intero viaggio della materia dalle stelle ai pianeti e alla vita sia già stato chiarito.
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