Un team internazionale guidato da un Ph.D. studente dell'Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) e dell'Università di La Laguna (ULL) ha identificato l'emissione di tellurio negli spettri infrarossi di due nebulose planetarie e il bromo in una di esse.

Alla fine della loro vita, le stelle di massa moderata espellono i loro strati più esterni formando nebulose planetarie. Attraverso questo processo, iniettano nel mezzo interstellare gli elementi chimici che sono stati sintetizzati al loro interno per miliardi di anni. Quegli elementi che sono più pesanti del ferro non possono essere prodotti nelle reazioni di fusione nucleare che avvengono all'interno delle stelle perché quel processo richiederebbe più energia di quanta ne potrebbero generare. Questi elementi sono formati da un processo noto come cattura di neutroni, che si verifica nelle fasi finali della vita di una stella.

"Mentre si verificano, queste catture di neutroni danno luogo a elementi sempre più pesanti, " spiega Simone Madonna, un dottorato di ricerca studente presso l'IAC e autore principale di questo articolo. E aggiunge:"Questo fenomeno fisico si verifica sempre durante gli ultimi episodi della vita delle stelle:o in eventi violenti legati alla morte di stelle di massa molto elevata, come esplosioni di supernova o collisioni di stelle di neutroni (una delle quali è stata recentemente rilevata da osservatori di onde gravitazionali), che generano un enorme numero di neutroni liberi, o nella fase finale della vita di stelle di piccola massa (tra 1 e 8 masse del Sole), dove il flusso di neutroni è molto più basso. Nel primo caso, il processo è chiamato "r-process" (R per rapido) e nel secondo caso, il "processo s" (S per lento).

Jorge Garcia Rojas, ricercatore post-dottorato presso l'IAC e il dottorato di ricerca di Simone. supervisore, afferma che "abbiamo rilevato, per la prima volta, una caratteristica di emissione spettrale del tellurio nella gamma spettrale dell'infrarosso di due nebulose planetarie (e del bromo in una di esse) grazie ai dati ottenuti con lo spettrografo EMIR, sul Gran Telescopio Canarias, e IGRINS, sul telescopio Harlan J. Smith, all'Osservatorio McDonald in Texas, USA." Approfittando della tecnica della spettroscopia, analizziamo la luce che riceviamo dalle nebulose, che si scompone in diversi colori come un arcobaleno, e possiamo determinare quali elementi chimici sono presenti nel gas, poiché ogni elemento ha uno schema unico di linee di emissione incastonate in questo arcobaleno, lo spettro di una nebulosa. Grazie a questo, una riga di emissione di tellurio e una riga di emissione di bromo sono state localizzate per la prima volta nello spettro infrarosso delle nebulose planetarie. Queste sono le rilevazioni più chiare di ioni appartenenti a questi due elementi pesanti in uno dei luoghi in cui si formano.

"L'uso di grandi telescopi e di strumentazione specifica è necessario a causa dell'estrema debolezza di queste linee, poiché corrispondono a elementi dell'Universo con abbondanze molto basse, " commenta Francisco Garzon, un altro degli autori dell'articolo, chi è professore all'ULL, ricercatore presso IAC, e il ricercatore responsabile dello strumento EMIR.

"Per determinare l'abbondanza di questi elementi, abbiamo avuto bisogno di eseguire un modello atomico teorico per calcolare i parametri atomici degli ioni osservati, " spiega Manuel Bautista, un fisico atomico presso l'Università del Michigan occidentale e coautore dell'articolo. L'importanza della rilevazione di queste righe nelle nebulose planetarie si basa sul fatto che sono indicatori migliori dell'abbondanza dell'elemento rispetto alle righe rilevate nelle stelle evolute e ci danno l'opportunità di studiare l'elemento nel suo luogo di origine. Il tellurio è di particolare importanza in quanto può essere prodotto sia da processi r che da processi s.

"Le abbondanze calcolate di Tellurio nelle nebulose planetarie NGC7027 e IC418 indicano che questo elemento è molto più abbondante del previsto nelle vicinanze del Sole, dove il modello di abbondanza è distribuito come previsto se il processo r fosse responsabile dell'origine di questi elementi pesanti, " nota Simone, "quindi parte del tellurio in queste nebulose planetarie deve aver avuto origine attraverso il processo s.

Nicola Sterling, professore all'Università della Georgia occidentale e il dottorato di ricerca di Simone. correlatore, afferma che "investigando questi elementi in tutti i loro luoghi di origine (nebulose planetarie, fusioni di stelle di neutroni, e supernovae da stelle massicce) ci aiuta a comprendere meglio il contributo del processo s e del processo r alla formazione di elementi pesanti, e per perfezionare i modelli teorici dell'evoluzione chimica dell'Universo."