Dire "siamo polvere di stelle" può essere un cliché, ma è un fatto innegabile che la maggior parte degli elementi essenziali della vita sono fatti nelle stelle.

"Per la prima volta, ora possiamo studiare la distribuzione degli elementi nella nostra Galassia, " afferma Sten Hasselquist della New Mexico State University. "Gli elementi che misuriamo includono gli atomi che costituiscono il 97% della massa del corpo umano".

I nuovi risultati provengono da un catalogo di oltre 150, 000 stelle; per ogni stella, include la quantità di ciascuno di quasi due dozzine di elementi chimici. Il nuovo catalogo comprende tutti i cosiddetti "elementi CHNOPS" – carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo, e zolfo - noti per essere gli elementi costitutivi di tutta la vita sulla Terra. Questa è la prima volta che vengono effettuate misurazioni di tutti gli elementi CHNOPS per un numero così elevato di stelle.

Come facciamo a sapere quanto di ogni elemento contiene una stella? Certo, gli astronomi non possono visitare le stelle per raccogliere un campione di ciò di cui sono fatti, quindi usano invece una tecnica chiamata spettroscopia per effettuare queste misurazioni. Questa tecnica divide la luce – in questo caso, luce proveniente da stelle lontane – in arcobaleni dettagliati (chiamati spettri). Possiamo calcolare quanto di ogni elemento contiene una stella misurando le profondità delle macchie scure e luminose negli spettri causate da elementi diversi.

Gli astronomi dello Sloan Digital Sky Survey hanno effettuato queste osservazioni utilizzando lo spettrografo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment) sul telescopio Sloan Foundation di 2,5 m presso l'Apache Point Observatory nel New Mexico. Questo strumento raccoglie la luce nella parte del vicino infrarosso dello spettro elettromagnetico e la disperde, come un prisma, per rivelare le firme di diversi elementi nelle atmosfere delle stelle. Una frazione dei quasi 200, 000 stelle rilevate da APOGEE si sovrappongono al campione di stelle preso di mira dalla missione Kepler della NASA, che è stato progettato per trovare pianeti potenzialmente simili alla Terra. Il lavoro presentato oggi si concentra su novanta stelle Keplero che mostrano prove di ospitare pianeti rocciosi, e che sono stati anche censiti da APOGEE.

Mentre la Sloan Digital Sky Survey può essere meglio conosciuta per le sue bellissime immagini pubbliche del cielo, dal 2008 è stata interamente un'indagine spettroscopica. Le attuali misurazioni della chimica stellare utilizzano uno spettrografo che rileva la luce infrarossa:lo spettrografo APOGEE (Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment), montato sul telescopio della Fondazione Sloan di 2,5 metri presso l'Osservatorio di Apache Point nel New Mexico.

Jon Holtzman della New Mexico State University spiega che "lavorando nella parte infrarossa dello spettro, APOGEE può vedere le stelle attraverso molto di più della Via Lattea che se stesse cercando di osservare nella luce visibile. La luce infrarossa passa attraverso la polvere interstellare, e APOGEE ci aiuta a osservare in dettaglio un'ampia gamma di lunghezze d'onda, così possiamo misurare i modelli creati da dozzine di elementi diversi".

Il nuovo catalogo sta già aiutando gli astronomi ad acquisire una nuova comprensione della storia e della struttura della nostra Galassia, ma il catalogo dimostra anche una chiara connessione umana con i cieli. Come disse il famoso astronomo Carl Sagan, "siamo fatti di materia stellare". Molti degli atomi che compongono il tuo corpo sono stati creati in un lontano passato all'interno delle stelle, e quegli atomi hanno fatto lunghi viaggi da quelle antiche stelle a te.

Mentre gli esseri umani sono composti per il 65% di ossigeno in massa, l'ossigeno costituisce meno dell'1% della massa di tutti gli elementi nello spazio. Le stelle sono per lo più idrogeno, ma piccole quantità di elementi più pesanti come l'ossigeno possono essere rilevate negli spettri delle stelle. Con questi nuovi risultati, APOGEE ha trovato più di questi elementi più pesanti nella Galassia interna. Anche le stelle nella galassia interna sono più vecchie, quindi questo significa che più elementi della vita sono stati sintetizzati prima nelle parti interne della Galassia che nelle parti esterne.

Anche se è divertente ipotizzare quale impatto potrebbe avere la composizione della Galassia interna sul luogo in cui si manifesta la vita, siamo molto più bravi a comprendere la formazione delle stelle nella nostra Galassia. Poiché i processi che producono ciascun elemento si verificano in tipi specifici di stelle e procedono a velocità diverse, lasciano firme specifiche nei modelli di abbondanza chimica misurati da SDSS/APOGEE. Ciò significa che il nuovo catalogo dell'abbondanza elementare di SDSS/APOGEE fornisce dati da confrontare con le previsioni fatte dai modelli di formazione delle galassie.

Jon Bird della Vanderbilt University, che lavora alla modellazione della Via Lattea, spiega che "questi dati saranno utili per fare progressi nella comprensione dell'evoluzione galattica, man mano che vengono effettuate simulazioni sempre più dettagliate della formazione della nostra galassia, richiedono dati più complessi per il confronto."

"È una grande storia di interesse umano che ora siamo in grado di mappare l'abbondanza di tutti i principali elementi presenti nel corpo umano attraverso centinaia di migliaia di stelle nella nostra Via Lattea, " ha detto Jennifer Johnson della Ohio State University. "Questo ci permette di porre dei vincoli su quando e dove nella nostra galassia la vita ha avuto gli elementi necessari per evolversi, una sorta di 'zona abitabile galattica temporale'".

Il catalogo delle abbondanze chimiche da cui sono state generate queste mappe è stato rilasciato pubblicamente come parte del Thirteenth Data release dell'SDSS, ed è disponibile gratuitamente online per chiunque su www.sdss.org .