Le stelle di popolazione III

Ci vollero solo tre minuti perché il Big Bang producesse gli elementi fondamentali del cosmo: idrogeno, elio, qualche traccia di litio e berillio. Eppure l’Universo attuale è ricco di elementi pesanti, dal carbonio, all’ossigeno, fino al ferro e oltre. Secondo il Modello Standard, questi elementi pesanti non possono che essere stati cucinati nelle fornaci nucleari delle stelle.

Le stelle che possiamo osservare oggi rivelano tutte, nelle loro righe spettrali, la presenza di metalli (in astronomia, il termine metallo è usato per indicare qualsiasi elemento con peso atomico maggiore dell’elio, ad esempio, anche l’ossigeno è considerato un metallo anche se per i chimici non lo è). Le stelle più recenti, come il nostro sole, dette di popolazione I perché le prime ad essere osservate, sono particolarmente ricche in metallo. Questo perché le grandi stelle più antiche che le hanno precedute, dopo aver forgiato gli elementi più pesanti li scagliarono nello spazio, esplodendo come supernove, contaminando con metalli da loro prodotti il materiale da cui si formarono giovani stelle. Questi astri antenati si definiscono stelle di popolazione II, e le loro immagini che ci giungono dal passato – quando cioè brillavano nel cielo e la loro luce ha iniziato il lungo viaggio per arrivare fino a noi – rivelano quantità di metalli molto ridotte, ma comunque presenti nelle righe spettrali.

Dov’è l’anello mancante? Come si è passati da un Universo di soli idrogeno ed elio agli elementi pesanti delle stelle di popolazione II? La teoria del Big Bang richiede necessariamente l’esistenza di stelle ancora più antiche, astri primordiali composti esclusivamente di idrogeno ed elio. Sarebbero loro ad aver dato il via alla produzione di qualsiasi altro elemento esistente, fabbricando via via carbonio, azoto, ossigeno, neon, e oltre, fino al ferro. La teoria è generalmente accettata, tuttavia finora nessuno è riuscito a vedere una stella composta da soli idrogeno ed elio!

Secondo i cosmologi, queste stelle di primissima generazione erano per lo più oggetti estremamente massicci - molto più delle attuali ipergiganti blu composte da oltre 200 masse solari. Stelle così grandi bruciano molto rapidamente, poiché l’enorme massa rende molto più intensa la forza gravitazionale, che accelera i processi di fusione nucleare. pertanto la loro vita sarebbe stata brevissima, meno di 20 milioni di anni. Ciò spiegherebbe la difficoltà di rilevarle, oltre al fatto che essendo corpi celesti così antichi,per scovarle occorre guardare molto lontano, nello spazio e quindi nel tempo.

La ricerca di stelle di popolazione III è una delle imprese più importanti della cosmologia moderna, poiché potrebbe confermare il Modello Standard, o dimostrarne la invalidità nel caso si provasse la loro inesistenza. A tale scopo, nel 2006 la NASA ha lanciato ARCADE (Absolute Radiometer for Cosmology, Astrophysics, and Diffuse Emission). Questo strumento sofisticato, capace di captare segnali dai confini dell’Universo emessi da corpi celesti molto distanti da noi, è stato agganciato a un pallone aerostatico e posto a 36 km di altezza, dove l’atmosfera si assottiglia e inizia il vuoto, posizione privilegiata per studiare il lontano Universo. Per ora, nessun segnale da stelle primordiali neppure da ARCADE, che lungi da semplificare le cose per i cosmologi, le ha invece complicate ancora di più. Al posto dei deboli segnali che ci si aspettava da stelle di popolazione III, infatti, lo strumento ha invece captato un rumore assordante di cui non si è ancora riusciti a stabilire la provenienza, in quanto non si conoscono fonti di onde radio sufficienti per spiegarne l’intensità. Questa scoperta potrebbe riservare grandi sorprese ai cosmologi.

Intanto,comunque, la caccia ai padri fondatori degli elementi continua.

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