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02/08/2000 - Materia stellare a raggi X.
Gli astronomi dell’osservatorio a raggi X Chandra indagano sul modo in cui le supernove diffondono gli elementi essenziali della vita nello spazio interstellare.
Circa dieci miliardi di anni fa, secondo la teoria del Big Bang, appena prima della formazione delle prime stelle, il cosmo era costituito interamente dai tre atomi più semplici: idrogeno (H), elio (He) e piccole quantità di litio (Li). Non c'erano né ossigeno né carbonio né alcuno degli altri elementi che formano la tavola periodica.
I tempi sono cambiati: gli elementi leggeri che riempivano l'Universo primordiale sono rari sulla Terra, mentre il nostro pianeta e noi stessi siamo costituiti essenzialmente da atomi più pesanti, come ossigeno e azoto, che mancavano all'alba del cosmo. Questo grazie alle stelle.
Le prime stelle che collassarono da nubi di gas primordiale 10 miliardi di anni fa erano costituite di idrogeno ed elio.
La gravità porta il loro nucleo a temperature tali da innescare processi di fusione nucleare, in cui atomi leggeri come H ed He vanno a formare nuclei più pesanti: carbonio, azoto e ossigeno in stelle di media massa, elementi fino al ferro in stelle più pesanti che esploderanno poi in supernove. Gli atomi ancora più pesanti del ferro si formano nelle esplosioni di supernova.
I prodotti delle esplosioni delle supernove formano quindi la "materia prima" per pianeti solidi e per la vita basata sul carbonio.
Gli scienziati dell'osservatorio a raggi X "Chandra" della Nasa stanno studiando la materia stellare proveniente da uno dei più giovani resti di supernova nella nostra Galassia.
Si tratta di Cassiopeia A (Cas A), il resto di una stella che esplose circa 9400 anni fa ed e' abbastanza vicina (circa 9100 anni luce) da essere stata piuttosto luminosa nel cielo quando l'esplosione ebbe luogo.
Cas A è molto debole in luce visibile, ma il suo guscio di 13 anni luce è formato da gas a 30 milioni di °K, che risulta molto brillante alle lunghezze d'onda dei raggi X.
Il resto di supernova ha dimensioni apparenti pari a circa un sesto di quelle della Luna piena, tali da rappresentare un interessante oggetto per il telescopio a raggi X Chandra.
Chandra è dotato di uno strumento chiamato ACIS (Advanced CCD Imaging Spectrometer), che misura l'energia dei fotoni X e li associa a determinati elementi chimici. Con l'ACIS, gli astronomi osservano la presenza di elementi pesanti come ossigeno, silicio e ferro nel guscio di supernova che si espande e analizzano come questi elementi si "mescolino" nel mezzo interstellare di gas e polveri.
Il mese scorso la Nasa ha pubblicato nuove immagini di Cas A prese da ACIS, alle lunghezze d'onda dei raggi X, emesse da ioni di silicio, calcio e ferro. Sul lato est del guscio di supernova, le immagini che evidenziano la presenza di calcio (Ca) e Silicio (Si) rivelano un getto ad alta velocità che si muove in una regione del mezzo interstellare a densità relativamente bassa.
Sul lato opposto, osservazioni a lunghezze d'onda radio indicano che Cas A sta investendo una nube di gas interstellare che limita il flusso uscente dal guscio.
Ci sono importanti differenze tra le mappe in Ca e Si e la mappa nel Fe, che non mostra molto chiaramente il getto. Del materiale ricco di ferro proviene dal nucleo interno della stella dove le temperature di fusione erano più alte. Gli scienziati notano che "nodi" contenenti ferro dal profondo della stella sembrano essere più vicini al bordo esterno del resto; questo significa che sono stati espulsi più lontano dall'esplosione che creò Cas A.
L'inviluppo esterno di Cas A si sta espandendo a 800 km/s ed è talmente rapido che le immagini prese nel corso degli anni mostrano come i nodi nel guscio cambiano e si raffreddano. Tenendo sotto controllo questi cambiamenti, gli scienziati sperano di saperne di più sui modi e i tempi in cui i diversi elementi sono immessi dalla supernova nel mezzo interstellare.
Anche dopo più di 10 miliardi di anni di formazione stellare, idrogeno ed elio sono ancora di gran lunga gli elementi predominanti nel cosmo. Gli atomi più pesanti, come quelli che vediamo nel guscio di Cas A, sono più rappresentati sulla Terra perché H ed He sono gas volatili che il riscaldamento solare allontana dai pianeti terrestri con piccolo campo gravitazionale. Al contrario, Giove, molto più massivo, è costituito quasi interamente di idrogeno, come lo è il Sole.
Forse gli elementi pesanti non sono altro che rari "inquinanti cosmici", ma per noi essi sono incredibilmente importanti. Senza di loro, sarebbe impossibile l'esistenza di pianeti rocciosi e di vita simile a quella terrestre. Così com'è, il ferro che vediamo ora in Cas A, potrebbe un giorno scorrere nell'emoglobina del sangue di qualche futura specie aliena. Agglomerati di silicio della supernova potrebbero fornire la materia prima per la sabbia su spiagge di altri pianeti, dove onde d'acqua trasmettono onde sonore attraverso una atmosfera ricca di azoto……
Informazioni in Rete Comunicato del 18 luglio 2000 pubblicato dalle "Nasa Science News" Notiziario on line di "Le Scienze" Home page dell'osservatorio a raggi X Chandra