Alchimia Cosmica: Il primo sguardo di Webb alla creazione di elementi pesanti
Il telescopio spaziale James Webb rivela la presenza di tellurio in una potente esplosione di raggi gamma
Attraverso l’uso di vari telescopi, gli scienziati hanno osservato una brillante esplosione di raggi gamma, rivelando la fusione di due stelle di neutroni e rilevando la presenza del raro elemento tellurio. Queste scoperte, risultato di esplosioni di kilonova, offrono approfondimenti più dettagliati sulla creazione degli elementi, promettendo scoperte più avanzate in futuro.
• Le condizioni di creazione degli elementi chimici nell’universo
• Il ruolo del telescopio spaziale James Webb
• Le scoperte sugli elementi e l’esplosione di kilonova
• Le sfide nello studio delle kilonove
• Osservazioni approfondite con Webb
• Il viaggio storico delle stelle di neutroni
Lo studio di Webb sulla seconda esplosione di raggi gamma più luminosa mai vista rivela il tellurio
Le condizioni di creazione degli elementi chimici nell’universo
Da tempo gli scienziati si interrogano sulle condizioni in cui molti elementi chimici vengono creati nell’universo. Questo include elementi che sono estremamente preziosi, o addirittura vitali per la vita come la conosciamo.
Il ruolo del telescopio spaziale James Webb
Gli astronomi sono ora un passo più vicini a una risposta grazie al telescopio spaziale James Webb e a un evento ad alta energia: la seconda esplosione di raggi gamma più luminosa mai rilevata, molto probabilmente causata dalla fusione di due stelle di neutroni, che ha generato un’esplosione nota come kilonova. Utilizzando la spettacolare sensibilità di Webb, gli scienziati hanno catturato il primo spettro infrarosso medio di una kilonova nello spazio, che ha segnato la prima osservazione diretta di Webb di un singolo elemento pesante proveniente da un evento del genere.
Un team di scienziati ha utilizzato vari telescopi spaziali e terrestri, tra cui il telescopio spaziale James Webb della NASA, il telescopio spaziale per raggi gamma Fermi della NASA e l’osservatorio Swift di Neil Gehrels della NASA, per osservare un’esplosione di raggi gamma eccezionalmente luminosa, GRB 230307A, e identificare la fusione di stelle di neutroni che ha generato un’esplosione che ha creato l’esplosione. Webb ha anche aiutato gli scienziati a rilevare l’elemento chimico tellurio nell’esplosione.
Le scoperte sugli elementi e l’esplosione di kilonova
Altri elementi vicini al tellurio nella tavola periodica – come l’iodio, che è necessario per gran parte della vita sulla Terra – sono probabilmente presenti tra il materiale espulso dalla kilonova. Una kilonova è un’esplosione prodotta da una stella di neutroni che si fonde con un buco nero o con un’altra stella di neutroni.
Le sfide nello studio delle kilonove
Sebbene le fusioni di stelle di neutroni siano da tempo teorizzate come i “forni a pressione” ideali per creare alcuni degli elementi più rari e pesanti del ferro, gli astronomi hanno precedentemente incontrato alcuni ostacoli nel ottenere prove solide.
Osservazioni collaborative
La collaborazione di molti telescopi a terra e nello spazio ha permesso agli scienziati di mettere insieme una grande quantità di informazioni su questo evento non appena l’esplosione è stata rilevata per la prima volta. È un esempio di come i satelliti e i telescopi lavorano insieme per testimoniare i cambiamenti nell’universo mentre si svolgono.
Osservazioni approfondite con Webb
In tempi successivi sarebbe stato impossibile studiare questa kilonova da terra, ma queste erano le condizioni perfette per gli strumenti NIRCam (Near-Infrared Camera) e NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) di Webb per osservare questo ambiente tumultuoso. Lo spettro ha linee larghe che mostrano che il materiale è espulso ad alte velocità, ma una caratteristica è chiara: la luce emessa dal tellurio, un elemento più raro del platino sulla Terra.
Il viaggio storico delle stelle di neutroni
Prima della loro avventura, erano una volta due stelle massicce normali che formavano un sistema binario nella loro galassia spirale di origine. Poiché il duo era legato gravitazionalmente, entrambe le stelle sono state lanciate insieme in due occasioni separate: quando una delle due è esplosa come supernova e si è trasformata in una stella di neutroni, e quando l’altra stella ha fatto lo stesso.
Gli scienziati si aspettano di trovare ancora più kilonove in futuro grazie alle crescenti opportunità di avere telescopi spaziali e terrestri che lavorano in modo complementare per studiare i cambiamenti nell’universo. Ad esempio, mentre Webb può scrutare più in profondità nello spazio che mai, il notevole campo visivo del prossimo telescopio spaziale Nancy Grace Roman della NASA permetterà agli astronomi di individuare dove e con quale frequenza si verificano queste esplosioni.