C’è del litio su quella stella

Questa storia inizia nei primissimi minuti del Big Bang (che ricordo non è un’esplosione bensì un’espansione) quando si sono formati i primi atomi di alcuni elementi fondamentali.
Stiamo parlando dell’idrogeno (vabbè ma quello é facile visto che è composto solo di un protone!), deuterio (cioè un protone più un neutrone, praticamente una specie di idrogeno – tecnicamente chiamato un isotopo dell’idrogeno) ed elio (due protoni e, a seconda dei vari isotopi, uno o due neutroni – per fare quelli che si chiamano elio-3 o elio-4, dove il numero è, appunto, la quantità di particelle presenti).
Un altro elemento prodotto in quantità non trascurabili durante i primi minuti del Big Bang è il litio.

Ecco, sì, ma come facciamo a sapere in che percentuale questi elementi sono stati prodotti? Ce lo dice la teoria stessa del Big Bang, a patto di conoscere un certo parametro, il rapporto tra barioni (cioè la materia ordinaria) e fotoni. Ora, dovete sapere, che il satellite Planck, analizzando la radiazione cosmica di fondo, ha anche misurato questo numero. Quindi disponiamo di tutto ciò che ci serve per calcolare le abbondanze di idrogeno, elio e litio che ci aspettiamo dal Big Bang.

Non è fantastico tutto ciò?

Già, ma cosa ce ne facciamo? Beh, trattandosi di una teoria, quella del Big Bang deve essere testata, altrimenti stiamo a parlare di aria fritta e questo non andrebbe bene in scienza.


Va bene, ma come testiamo l’abbondanza di elementi che sono stati prodotti 13.7 miliardi di anni fa circa? (13.7 miliardi di anni é l’età dell’universo, anch’essa misurata da Planck – la radiazione di fondo è una cosa meravigliosa!)
E dunque via con le misure. Per esempio le stelle: molte di esse si sono formate proprio miliardi di anni, infatti. Inoltre, nuovi elementi pesanti si possono formare solo nelle stelle e, successivamente, questi nuovi elementi vanno a formare nuove generazioni più giovani di stelle (e, naturalmente, anche poi i pianeti e chi ci vive sopra).

Purtroppo non è così semplice. Infatti gli astrofisici hanno trovato che nelle stelle più vecchie c’è meno litio del previsto mentre nelle stelle più giovani ve ne è di più. E quindi?
Allora, cominciamo dalle stelle più vecchie.  In questo caso la discrepanza potrebbe essere spiegata con teorie che modificano le abbondanze misurate nelle atmosfere stellari a causa di fenomeni che avvengono nelle parti interne delle stelle. Questo perché ovviamente non possiamo osservare dentro le stelle ma, usando dei modelli, dobbiamo recuperare l’informazione riguardo l’abbondanza di litio (e anche degli altri elementi) dalle abbondanze che misuriamo nelle atmosfere stellari. Se vi state chiedendo perché le abbondanze dentro/fuori delle stelle sono diverse, la risposta è che nel nucleo delle stelle avvengono le reazioni termonucleari. Comunque, per quanto riguarda le stelle più vecchie, c’è da dire che la questione non è affatto chiusa; infatti ancora c’è dibattito riguardo sul meccanismo in grado di spiegare l’abbondanza di litio e quindi staremo a vedere in futuro cosa ci riserverà la ricerca.

Passiamo ora alle stelle più giovani, quelle dove di litio se ne misura pure troppo. Per spiegare questo strano fatto gli astrofisici hanno chiamato in causa “nientepocodimenoche” le novae. Ah, le novae. Di che si tratta? Attenzione, non fate confusione con le supernovae che sono un’altra roba.

Dunque, dunque, le novae sono delle esplosioni che coinvolgono un sistema di due stelle di cui una di esse è una nana bianca. Quest’ultima ruba idrogeno dalla sua compagna e sulla superficie della nana bianca cominciano ad avvenire delle reazioni nucleari instabili che rilasciano una quantità enorme di energia. Risultato? La luminosità del sistema aumenta parecchio. Inoltre, del materiale viene espulso dal sistema delle due stelle e va ad arricchire l’universo di nuovi elementi, tra cui il litio. Quando poi si formano le nuove stelle (quindi quelle più giovani) ecco che abbiamo un’abbondanza più grande di quella aspettata.

Bene, anzi benissimo. Cioè, la teoria sembra buona ora si dovrebbe fare la seguente cosa: magari misurare il litio emesso da una nova, moltiplicare per il numero medio di novae nella Via Lattea e quindi vedere se questo valore è esattamente l’eccesso misurato quando si stima il litio usando le stelle giovani. Sembra un buon piano, vero?

Ecco, qualcuno ha eseguito il piano. Lo ha fatto un team guidato dal ricercatore Luca Izzo (Università La Sapienza Roma e ICRANet Pescara) grazie ai dati raccolti all’Osservatorio La Silla in Cile i cui risultati sono stati pubblicati su The Astrophysical Journal il 20 Luglio 2015.
Precisamente, hanno osservato la nova chiamata Nova Centauri. Ecco una foto dove c’è l’Osservatorio La Silla e Nova Centauri:

© ESO, European Southern Observatory

E allora, gli astrofisici hanno osservato la nova, misurato l’abbondanza di Litio e stimato che, considerato i valori trovati, i risultati sono consistenti con l’abbondanza di Litio prevista dalla teoria del Big Bang. Cosa viene da dire in casi come questi? Esatto: WOW!

Naturalmente questa è solo la prima evidenza di tale osservazione e, come scienza insegna, gli astrofisici potranno confermare tutto ciò con ulteriori studi.
Ah, dimenticavo, per concludere. Non c’entra niente ma, a proposito di litio, i Nirvana composero una canzone nel 1990 dal titolo Lithium. Certo, il testo non mette proprio allegria, ma dato il tema non potevo non inserirla in questo post. Alla prossima!

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