La cucina dentro una stella
Pochi minuti dopo il Big Bang, nell'Universo c'era già un insieme molto scarno: idrogeno, elio e tracce di litio. Non esistevano né ossigeno, né carbonio, né calcio: gli atomi di cui sei composto per la maggior parte allora semplicemente non esistevano.
Una stella funziona come un forno sotto il proprio peso. La gravità comprime il nucleo, la temperatura aumenta e i nuclei leggeri si fondono in nuclei più pesanti. Quando un combustibile finisce, il nucleo si comprime ancora e si accende quello successivo, ma ogni combustibile brucia a una temperatura più alta e più velocemente del precedente. Alla fine della sua vita, una stella massiccia è strutturata come una cipolla, a strati.
- Nucleo di ferro - la fusione non produce più energia
- Silicio → ferro: circa un giorno
- Ossigeno e neon: mesi
- Carbonio: centinaia di anni
- Idrogeno → elio: milioni di anni
Con il ferro la catena si interrompe: il suo nucleo è il più stabile e, oltre il ferro, la fusione non libera energia, ma la assorbe. Il sostegno scompare, il nucleo collassa in meno di un secondo e un'onda d'urto disperde l'involucro nella galassia. Tutto ciò che la stella ha prodotto in milioni di anni finisce nel gas interstellare, materia prima per i pianeti futuri. Così si disperdono l'ossigeno e il silicio prodotti negli strati prima del collasso. Ma un'esplosione non è l'unica via d'uscita: nella maggior parte dei casi, il carbonio delle tue proteine non è esploso da nessuna parte, ma è stato spazzato via lentamente dai venti stellari di piccole stelle alla fine della loro vita, mentre circa metà del ferro - proprio quello che ora trasporta l'ossigeno nel tuo sangue - proviene dalle esplosioni delle nane bianche.
Di cosa sei fatta
Se si considera la massa, quasi due terzi del tuo corpo sono ossigeno, soprattutto sotto forma di acqua. Poi viene il carbonio, che compone ogni proteina. Il calcio sostiene le tue ossa, mentre il ferro rappresenta una frazione dell'1% del tuo corpo, ma è proprio lui a trasportare l'ossigeno nel sangue.
Se conti gli atomi invece della massa, il quadro si capovolge: circa sei atomi su dieci, dentro di te, sono idrogeno. È leggero, quindi incide pochissimo sulla tua massa.
E questo idrogeno è proprio quello dei primi minuti dell'Universo: non è mai passato dal nucleo di una stella. Quasi tutto il resto del peso del tuo corpo, invece, è passato attraverso una fornace stellare.
Come lo abbiamo scoperto
Nel 1952 Paul Merrill individuò le righe del tecnezio negli spettri di diverse giganti rosse. Il tecnezio non ha isotopi stabili: quello visibile nelle stelle decade nell'arco di centinaia di migliaia di anni, mentre una stella vive per miliardi di anni. Quindi non era presente alla nascita della stella: si sta formando proprio lì, ora.
La seconda prova è arrivata nel 2017, quando gli astronomi hanno osservato la fusione di due stelle di neutroni e sono riusciti a esaminarne il bagliore residuo. Si affievoliva esattamente come dovrebbe fare una nube di elementi pesanti appena creati; lo stronzio è stato identificato con certezza dalle sue righe, mentre oro e platino sono stati riconosciuti dal quadro complessivo. Stando a queste osservazioni, è proprio in fusioni di questo tipo che nascono l'oro e gli altri elementi più pesanti.
Elementi forgiati nelle stelle - prove solide; origine dell'oro - meno certa
Perché una stella non può ottenere energia fondendo nuclei più pesanti del ferro?
Da dove viene il ferro che trasporta l'ossigeno nel tuo sangue?
Fonti
- Merrill, 1952 - tecnezio negli spettri delle stelle di tipo S
- osservazioni della kilonova dopo la fusione GW170817, 2017. Carl Sagan, «Cosmos»: «Siamo fatti di materia stellare»
Il seguito della serie «Vita nell'universo»
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