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    Le stelle che esplodono sono l'ingrediente chiave della sabbia, bicchiere

    Questa immagine del resto di supernova G54.1+0.3 include radio, infrarossi e raggi X. Credito:NASA/JPL-Caltech/CXC/ESA/NRAO/J. Rho (Istituto SETI)

    Siamo tutti, letteralmente, fatto di polvere di stelle. Molte delle sostanze chimiche che compongono il nostro pianeta e il nostro corpo sono state formate direttamente dalle stelle. Ora, un nuovo studio che utilizza le osservazioni dello Spitzer Space Telescope della NASA riporta per la prima volta che la silice, uno dei minerali più comuni trovati sulla Terra, si forma quando esplodono stelle massicce.

    Guardati intorno in questo momento e ci sono buone probabilità che vedrai silice (biossido di silicio, SiO 2 ) in qualche forma. Un componente importante di molti tipi di rocce sulla Terra, la silice viene utilizzata nelle miscele industriali di sabbia e ghiaia per produrre calcestruzzo per marciapiedi, strade ed edifici. Una forma di silice, quarzo, è un componente importante della sabbia che si trova sulle spiagge lungo le coste degli Stati Uniti. La silice è un ingrediente chiave nel vetro, compreso lastre di vetro per finestre, così come la fibra di vetro. La maggior parte del silicio utilizzato nei dispositivi elettronici proviene dalla silice.

    In totale, la silice costituisce circa il 60 percento della crosta terrestre. La sua diffusa presenza sulla Terra non è una sorpresa, poiché la polvere di silice è stata trovata in tutto l'universo e nei meteoriti che precedono il nostro sistema solare. Una fonte nota di polvere cosmica sono le stelle AGB, o stelle con circa la massa del Sole che stanno esaurendo il carburante e si gonfiano fino a molte volte la loro dimensione originale per formare una stella gigante rossa. (Le stelle AGB sono un tipo di stella gigante rossa.) Ma la silice non è un componente importante della polvere stellare AGB, e le osservazioni non avevano chiarito se queste stelle potessero essere le principali produttrici di polvere di silice osservata in tutto l'universo.

    Il nuovo studio riporta la rilevazione di silice in due resti di supernova, chiamato Cassiopea A e G54.1+0.3. Una supernova è una stella molto più massiccia del Sole che esaurisce il combustibile che brucia nel suo nucleo, facendolo crollare su se stesso. La rapida caduta della materia crea un'intensa esplosione che può fondere gli atomi insieme per creare elementi "pesanti", come zolfo, calcio e silicio.

    Impronte chimiche

    Per identificare la silice in Cassiopea A e G54.1+0.3, il team ha utilizzato i dati di archivio dello strumento IRS di Spitzer e una tecnica chiamata spettroscopia, che prende la luce e rivela le singole lunghezze d'onda che la compongono. (Puoi osservare questo effetto quando la luce del sole passa attraverso un prisma di vetro e produce un arcobaleno:i diversi colori sono le singole lunghezze d'onda della luce che sono tipicamente mescolate insieme e invisibili a occhio nudo.)

    Gli elementi chimici e le molecole emettono ciascuno lunghezze d'onda della luce molto specifiche, il che significa che ciascuno di essi ha una "impronta digitale" spettrale distinta che gli spettrografi ad alta precisione possono identificare. Per scoprire l'impronta spettrale di una data molecola, i ricercatori spesso si affidano a modelli (generalmente realizzati con i computer) che ricreano le proprietà fisiche della molecola. L'esecuzione di una simulazione con quei modelli rivela quindi l'impronta digitale spettrale della molecola.

    Ma i fattori fisici possono influenzare sottilmente le lunghezze d'onda emesse dalle molecole. Tale è stato il caso di Cassiopea A. Sebbene i dati spettroscopici di Cassiopea A abbiano mostrato lunghezze d'onda vicine a quelle che ci si aspetterebbe dalla silice, i ricercatori non hanno potuto abbinare i dati a nessun particolare elemento o molecola.

    Jeonghee Rho, un astronomo presso il SETI Institute di Mountain View, California, e l'autore principale del nuovo articolo, pensato che forse la forma dei grani di silice potrebbe essere la fonte della discrepanza, perché i modelli di silice esistenti presumevano che i grani fossero perfettamente sferici.

    Ha iniziato a costruire modelli che includevano alcuni grani con forme non sferiche. Fu solo quando completò un modello che presumeva che tutti i grani non fossero sferici ma, piuttosto, a forma di pallone da calcio che il modello "ha prodotto chiaramente la stessa caratteristica spettrale che vediamo nei dati Spitzer, " ha detto Rho.

    Rho e i suoi coautori sull'articolo hanno poi trovato la stessa caratteristica in un secondo residuo di supernova, G54.1+0.3. I grani allungati possono dire agli scienziati qualcosa sui processi esatti che hanno formato la silice.

    Gli autori hanno anche combinato le osservazioni dei due resti di supernova di Spitzer con le osservazioni dell'Herschel Space Observatory dell'Agenzia spaziale europea per misurare la quantità di silice prodotta da ciascuna esplosione. Herschel rileva diverse lunghezze d'onda della luce infrarossa rispetto a Spitzer. I ricercatori hanno esaminato l'intera gamma di lunghezze d'onda fornite da entrambi gli osservatori e hanno identificato la lunghezza d'onda alla quale la polvere ha il suo picco di luminosità. Queste informazioni possono essere utilizzate per misurare la temperatura della polvere, e sia la luminosità che la temperatura sono necessarie per misurare la massa. Il nuovo lavoro implica che la silice prodotta dalle supernove nel tempo era abbastanza significativa da contribuire alla polvere in tutto l'universo, compresa la polvere che alla fine si è riunita per formare il nostro pianeta natale.

    Lo studio è stato pubblicato il 24 ottobre, 2018, nel Avvisi mensili della Royal Astronomical Society , e conferma che ogni volta che guardiamo attraverso una finestra, camminare lungo il marciapiede o mettere piede su una spiaggia di ciottoli, stiamo interagendo con un materiale formato dall'esplosione di stelle che ha bruciato miliardi di anni fa.


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