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Le tracce chimiche delle stelle primordiali

Determinare l’abbondanza degli elementi chimici delle stelle primordiali non è un compito alquanto facile. Oggi, però, uno scienziato del Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) sta contribuendo a facilitare questo campo di ricerca. I risultati su Physical Review Letters.

Le prime stelle si formarono circa 400 milioni di anni dopo il Big Bang. All’interno di queste fornaci stellari, i processi di fusione nucleare hanno fuso l’idrogeno e l’elio, prodotti dalla nucleosintesi primordiale, in elementi più pesanti.  Ora, un gruppo internazionale di ricercatori guidato da Brian Bucher del LLNL ha portato un contributo importante per determinare un “segnale chimico unico”, cioè una sorta di “impronta digitale stellare” lasciata da questi oggetti primordiali: stiamo parlando della prima misura diretta di un’importante reazione nucleare in determinate condizioni stellari. La verifica sperimentale dell’esistenza di queste stelle è molto importante per comprendere l’evoluzione dell’Universo. Gli astronomi stanno cercando da tempo stelle di piccola massa, a vita media lunga, che mostrino una caratteristica nucleosintetica unica corrispondente a delle previsioni teoriche. “E’ di vitale importanza studiare le proprietà delle stelle primordiali e la formazione delle prime galassie, perchè vogliamo capire la composizione chimica delle stelle confrontandola con i dati osservativi“, dice Bucher.

Gli scienziati hanno identificato un segnale chimico unico lasciato dalle prime stelle tramite la prima misura diretta di un’importante reazione nucleare. Credit: LLNL

Per determinare accuratamente le tracce chimiche delle prime stelle, è necessario costruire dei modelli appropriati che descrivano le reazioni nucleari che avvengono nelle stelle. Una di queste, e che influenza ampiamente alcune proprietà di base dell’abbondanza chimica stellare, è la fusione di due nuclei di carbonio in un nucleo di magnesio e un neutrone. Tuttavia, calcolare in laboratorio il tasso di reazione nucleare è un compito molto arduo in quanto la probabilità di ottenere una reazione è alquanto rara. In questo studio, gli scienziati sono stati in grado di ottenere con successo una reazione di fusione del carbonio ad energie tipicamente stellari, grazie all’uso di un acceleratore. “Grazie a questa nuova misura, abbiamo migliorato significativamente la precisione di questo parametro per i modelli stellari. Abbiamo studiato quale potrebbe essere il suo impatto nell’ambito delle previsioni attese per l’abbondanza stellare risultante. Ciò ha permesso di identificare quelle tracce lasciate dalle elusive stelle primordiali e delle rispettive supernovae“, conclude Bucher.

LLNL: First stars in the universe left a unique signature
Physical Review Letters: First Direct Measurement of 12C(12C,n)23Mg at Stellar Energies