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    Studiare le supernove, trovare le origini della vita

    Credito:Weizmann Institute of Science

    Molte stelle muoiono con un piagnucolio, sprofondando nel fresco, piccole stelle, ma i più massicci escono col botto. Questi giganti producono elementi nei loro nuclei, e quando le stelle esplodono negli spettacolari fenomeni conosciuti come supernovae, il potere dell'evento disperde gli elementi nello spazio. Si potrebbe anche dire che le supernove sono responsabili della vita sulla Terra, poiché le esplosioni sono la fonte della maggior parte degli elementi presenti sul nostro pianeta e nei nostri corpi.

    "Ogni atomo di ossigeno o ferro sulla Terra era al centro di qualche stella, ed è finito qui solo perché quella stella è morta in un'esplosione e poi quegli elementi si sono mischiati con i gas nello spazio, " afferma il prof. Avishay Gal-Yam del Dipartimento di fisica e astrofisica delle particelle del Weizmann Institute of Science.

    Con l'aiuto di satelliti di ricerca e telescopi giganti, Il prof. Gal-Yam cerca nell'universo le supernovae, sperando di osservarle mentre accadono e di indagare sui processi fisici che avvengono prima e durante l'esplosione. Studiare come vivono e muoiono le stelle fornisce al prof. Gal-Yam e al suo team di ricerca indizi vitali sulle origini e sull'abbondanza relativa degli elementi che compongono la tavola periodica.

    "Alcuni degli enigmi che ci affascinano sono:perché il ferro è molto più comune di qualsiasi altro metallo? E come sono fatti l'azoto e il calcio?" lui dice.

    Il prof. Gal-Yam ei suoi collaboratori hanno fatto notizia diversi anni fa quando hanno scoperto un nuovo tipo di supernova che è caratterizzato da un'esplosione relativamente debole ed espelle quantità insolitamente grandi di calcio e titanio. Queste supernove ricche di calcio potrebbero aiutare a spiegare la relativa abbondanza di calcio nell'universo, anche sulla Terra.

    Un'altra notevole osservazione recente sta producendo una grande quantità di dati che stanno aiutando gli astronomi a rispondere a domande fondamentali sulle origini dell'universo.

    L'evento – il 17 agosto 2016 - è stata l'osservazione della massiccia collisione di due stelle di neutroni:gli oggetti più densi dell'universo oltre ai buchi neri. L'incidente ha dato agli astrofisici l'opportunità di registrare le onde gravitazionali previste dalle teorie di Einstein:"increspature" nel tessuto dello spazio-tempo prodotte quando un oggetto massiccio, come una stella, viene accelerato a velocità elevate.

    Il prof. Gal-Yam ei suoi colleghi Weizmann si sono mossi rapidamente per analizzare la radiazione elettromagnetica della collisione prima che si disperdesse. Utilizzando una tecnica di misurazione chiamata spettroscopia, Il prof. Gal-Yam ha trovato profili di emissione che corrispondono a quelli di rari elementi di metalli pesanti - prove convincenti che le collisioni di stelle di neutroni di molto tempo fa hanno prodotto elementi come lo iodio, uranio, e oro.

    In un altro primo, Il prof. Gal-Yam, insieme ai collaboratori di diverse istituzioni in tutto il mondo, ha trovato prove che potrebbero confermare l'esistenza di un nuovo tipo di esplosione stellare chiamata supernova a instabilità di coppia. Utilizzando un'immagine registrata da un telescopio all'Osservatorio Palomar del Caltech, gli scienziati hanno individuato una stella massiccia che era sul punto di esplodere. A differenza della maggior parte delle supernove, che svaniscono in poche settimane, questo ha bruciato costantemente per mesi alla stessa luminosità. Gli scienziati hanno stimato le dimensioni della stella a circa 200 volte la massa del sole. L'esplosione ha generato nichel-56 radioattivo per diversi soli - che è ciò che lo ha tenuto incandescente per così tanto tempo - e grandi quantità di elementi più leggeri, come carbonio e silicio.

    In un articolo pubblicato su Scientifico americano , Il prof. Gal Yam ha scritto che le supernova a instabilità di coppia "sono enormi fabbriche di elementi, e producono le esplosioni più energetiche conosciute dalla scienza." Ha anche notato che le supernove a instabilità di coppia che coinvolgono stelle che misurano più di 100 masse solari sono state probabilmente tra le prime esplosioni stellari a seminare l'universo con elementi più pesanti.

    Nato a Gerusalemme, Il prof. Gal-Yam ha conseguito il dottorato di ricerca. in fisica e astronomia nel 2003 presso l'Università di Tel Aviv. Ha ricevuto la prestigiosa borsa di studio post-dottorato Hubble della NASA e ha trascorso quattro anni a condurre ricerche presso il California Institute of Technology (Caltech), poi è entrato a far parte dell'Istituto Weizmann nel 2007.

    Ora la ricerca del Prof. Gal-Yam è pronta a fare un passo avanti storico, grazie a un nuovo progetto chiamato ULTRASAT:Ultraviolet Transient Astronomy Satellite. Una collaborazione internazionale tra l'Istituto Weizmann, l'Agenzia spaziale israeliana, Caltech, e NASA, la missione ULTRASAT lancerà un piccolo satellite che trasporta un telescopio con un campo visivo senza precedenti.

    L'esplosione iniziale di una supernova è così energica che le informazioni più importanti possono essere raccolte solo nelle brevi lunghezze d'onda dell'ultravioletto (UV). E poiché le lunghezze d'onda UV vengono filtrate dall'atmosfera terrestre, queste osservazioni possono essere fatte solo da un telescopio spaziale, ecco perché ULTRASAT è così importante. Osserverà la luce nella gamma UV, e dovrebbe essere in grado di rilevare eventi transitori come l'esplosione di una supernova. Una volta identificato un tale evento, un sistema di comunicazione satellitare avviserà in tempo reale i telescopi ad alta risoluzione di tutto il mondo, e questi cattureranno i dettagli dell'evento.

    "La missione di ULTRASAT sarà quella di rilevare le esplosioni di supernova entro pochi secondi o minuti dopo che si sono verificate, così possiamo iniziare subito i nostri studi, " dice il prof. Gal-Yam. "Molte informazioni vanno perse quando non si rileva subito una supernova perché i materiali si mescolano, si disperdono e cambiano forma".

    Fino ad ora, trovare supernove in fase iniziale è stata principalmente una questione di fortuna, ma con ULTRASAT che li cerca, centinaia potrebbero essere identificati. Il prof. Gal-Yam afferma che il lancio del satellite, il primo di Israele, è previsto per il 2019. "Questa è davvero una nuova era di scoperte in astrofisica, " lui dice.


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