Divulgazione. Nell’universo una fabbrica di oro e platino

Nell’Universo una fabbrica di oro e platino. Il presidente dell’Agenzia spaziale italiana Roberto Battiston: «È una giornata storica per la scienza e si apre una nuova era per la ricerca spaziale»


Questo →articolo divulgativo di Valentina Arcovio è pubblicato su La Stampa del 16 ottobre 2017


Neanche il tempo di metabolizzare l’enorme soddisfazione per il Nobel appena vinto che l’Osservatorio LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) negli Stati Uniti, insieme al rilevatore VIRGO dell’Istituto nazionale di fisica nucleare (Infn) in Italia, annunciano un nuovo traguardo storico: la rilevazione, per la prima volta nella storia dell’osservazione dell’Universo, di un’onda gravitazionale prodotta dalla fusione di due stelle di neutroni. Che si va ad aggiungere alla prima rilevazione – premiata di recente dall’Accademia di Stoccolma – di un’onda gravitazionale prodotta dalla scontro di buchi neri. Ma la novità non è solo questa. Questa volta, oltre alle antenne degli interferometri, il fenomeno è stato osservato anche dai telescopi a Terra e in orbita. In pratica, è la prima volta che un evento cosmico viene osservato in tutti i modi umanamente possibili. Inizia così una nuova era per l’osservazione dell’Universo.

Come è stata generata l’onda gravitazionale

La scoperta, annunciata pochi minuti fa presso la National Science Foundation a Washington, è stata pubblicata sulla rivista Physical Review Letters. “È una giornata storica per la scienza e si apre una nuova era per la ricerca spaziale”, commenta Roberto Battiston, presidente dell’Agenzia spaziale italiana. “Da anni attendevamo la nascita dell’astronomia multi-messaggero – aggiunge – che sfrutta i vari tipi di radiazione che raggiungono la terra dagli angoli più remoti dell’universo. I risultati presentati oggi da osservatori terrestri e spaziali, gravitazionali ed elettromagnetici aprono una nuova era nello studio dell’Universo. È stata confermata, ancora una volta, la validità della teoria della relatività di Einstein che prevede che anche le onde gravitazionali viaggino alla velocità della luce”.

Ecco il rumore che fa un’onda gravitazionale

Grazie Virgo è stato possibile localizzare il fenomeno
Il segnale gravitazionale, denominato GW170817, è stato registrato il 17 agosto alle 14:41 ora italiana. La rilevazione è stata fatta dai due rilevatori gemelli LIGO, situati a Hanford, nella stato di Washington e Livingston, in Louisiana, e le informazioni fornite dal terzo rilevatore, VIRGO, situato in Italia, vicino a Pisa, hanno permesso la precisa localizzazione dell’evento cosmico. L’evento è avvenuto a 130 milioni di anni luce da noi, alla periferia della galassia NGC4993, in direzione della costellazione dell’Idra. Le due stelle di neutroni, a conclusione del loro inesorabile e sempre più frenetico processo di avvicinamento, hanno spiraleggiato una intorno all’altra, emettendo onde gravitazionali che sono state osservate per circa 100 secondi. Quando si sono scontrate, hanno emesso un lampo di luce sotto forma di raggi gamma, osservato nello spazio circa due secondi dopo l’emissione delle onde gravitazionali dal satellite Fermi della Nasa e quindi confermato dal satellite Integral dell’ESA. Nei giorni e nelle settimane successive allo scontro cosmico è stata individuata l’emissione di onde elettromagnetiche in altre lunghezze d’onda, tra cui raggi X, ultravioletti, luce visibile, infrarossi e onde radio. I ricercatori italiani dell’INAF hanno potuto raccogliere e analizzare, grazie al telescopio REM (Rapid Eye Mount) e quelli dell’ESO VST (VLT survey telescope) e VLT una preziosissima mole di informazioni su questo evento. Decisivo è stato anche il contributo fornito dai dati provenienti dallo spazio grazie alle missioni Integral e Swift, che vedono la partecipazione dell’Agenzia Spaziale italiana, CHANDRA (Nasa) e Hubble (NASA-ESA).

Dalla collisione di due stelle di neutroni si originano metalli pesanti, come oro, platino e piombo
Le osservazioni fatte dal telescopio Very Large Telescope (VLT) e guidate da ricercatori italiani rilevano evidenze della sintesi di elementi pesanti scaturiti in seguito all’immane esplosione, come l’oro e il platino, e risolvendo così il mistero, che durava da decine di anni, sull’origine di quasi la metà di tutti gli elementi più pesanti del ferro. Ciò che segue la fusione di due stelle di neutroni, infatti, è una “kilonova”, un fenomeno durante il quale il materiale rilasciato dalla collisione delle stelle di neutroni viene lanciato violentemente lontano nello spazio dando origine a processi di nucleosintesi di elementi pesanti. Le nuove osservazioni basate sulla luce mostrano che in queste collisioni vengono creati elementi pesanti, come il piombo e l’oro, che vengono così successivamente distribuiti in tutto l’universo. Gli scienziati hanno inoltre avuto la prima conferma diretta che le collisioni tra stelle di neutroni danno origine ai famosi “lampi di raggi gamma” (o Gamma-Ray Burst, GRB) di breve durata. Nelle settimane e nei prossimi mesi, i telescopi di tutto il mondo continueranno a osservare l’evoluzione della collisione delle stelle di neutroni e a raccogliere ulteriori prove sulle varie fasi della loro fusione, la sua interazione con l’ambiente circostante e i processi che producono gli elementi più pesanti dell’universo. La sfida della astrofisica di eventi multimessaggeri è appena stata lanciata e gli scienziati italiani sono pronti a raccoglierla.