Nel 2017, gli astronomi hanno assistito a un evento straordinario: la fusione di due stelle di neutroni, generando il più piccolo buco nero mai osservato e scatenando una potente esplosione, una kilonova, che ha brillato con l’intensità di centinaia di milioni di soli. Questo fenomeno ha offerto un’opportunità unica per studiare processi cosmici simili a quelli avvenuti durante il Big Bang, gettando nuova luce sulla storia dell’universo.
L’evento GW170817: un punto di svolta nell’astronomia
Il 17 agosto 2017 è stata registrata la prima osservazione diretta di una collisione tra due stelle di neutroni, un evento denominato GW170817. Utilizzando rilevatori di onde gravitazionali, gli scienziati hanno captato i segnali di questa fusione catastrofica, che ha generato la kilonova AT2017gfo. Questa esplosione, resa visibile dalla radiazione emessa durante il decadimento degli elementi pesanti creati, è stata studiata in profondità, rivelando nuove informazioni sulla formazione degli atomi più pesanti dell’universo.
Alla ricerca degli elementi pesanti
Una recente indagine condotta dal Cosmic DAWN Center del Niels Bohr Institute ha analizzato la luce emessa dalla kilonova, alla ricerca di tracce di elementi pesanti. La collisione tra stelle di neutroni rappresenta, infatti, uno dei principali meccanismi di formazione di atomi più pesanti del ferro, come lo stronzio e l’ittrio. Grazie alla combinazione dei dati raccolti da telescopi situati in Australia, Sud Africa e nello spazio, gli scienziati hanno potuto ottenere una visione dettagliata di questo fenomeno.
Albert Sneppen, uno degli autori della ricerca, ha spiegato che questo approccio ha permesso di osservare l’intero processo evolutivo della kilonova, superando le limitazioni dovute alla rotazione terrestre.
Un “Mini Big Bang” cosmico
Le temperature raggiunte durante la collisione erano dell’ordine di miliardi di gradi, simili a quelle presenti nell’universo appena un secondo dopo il Big Bang. La materia, frammentata dall’esplosione, ha formato un plasma ionizzato, uno stato in cui gli elettroni si separano dai nuclei. Col passare del tempo, da pochi minuti a diversi giorni, il materiale si è raffreddato, emulando il processo di raffreddamento che avvenne nell’universo primordiale.
Quando l’universo si raffreddò, circa 370.000 anni dopo il Big Bang, gli elettroni si unirono a protoni e neutroni, formando i primi atomi di idrogeno ed elio. In modo simile, nella kilonova AT2017gfo si osserva la formazione di nuovi atomi, ma con una differenza fondamentale: gli elementi generati in questo caso sono molto più pesanti, come lo stronzio e l’ittrio.
Un’opportunità unica per esplorare la fisica dell’universo primordiale
Secondo Rasmus Damgaard, coautore dello studio, la kilonova offre una rara occasione per osservare direttamente la nascita degli atomi: “Possiamo misurare la temperatura della materia e studiare i processi fisici di questa remota esplosione. È come osservare tre radiazioni cosmiche di fondo che ci circondano da ogni lato, ma con la possibilità di vedere tutto dall’esterno. Osserviamo l’intero ciclo: prima, durante e dopo la creazione degli atomi”.
L’evento GW170817 e la successiva esplosione della kilonova rappresentano una svolta nell’astronomia moderna, permettendo agli scienziati di esplorare fenomeni cosmici che ricordano le condizioni presenti durante le prime fasi dell’universo. Attraverso queste osservazioni, stiamo ottenendo nuove conoscenze sulla formazione degli elementi e sull’evoluzione del cosmo, avvicinandoci sempre più alla comprensione delle origini dell’universo.
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