Il processo del triplo alfa nelle supernove presenta un nuovo mistero
I ricercatori della Michigan State University (MSU) hanno scoperto che una delle reazioni più importanti nell'universo può ricevere una spinta enorme e inaspettata all'interno di stelle che esplodono note come supernove.
La scoperta sfida anche le idee su come vengono creati alcuni degli elementi pesanti della Terra. In particolare, smentisce la teoria che spiega l'abbondanza insolitamente elevata di alcune forme o isotopi degli elementi rutenio e molibdeno sul pianeta.
I risultati, pubblicati il 2 dicembre sulla rivista Nature, mostrano che le regioni più interne delle supernove possono creare atomi di carbonio 10 volte più velocemente di quanto si pensasse in precedenza. Questa formazione di carbonio avviene attraverso una reazione nota come processo triplo alfa.
“La reazione tripla alfa è per molti versi la reazione più importante. Definisce la nostra esistenza ", dicono i ricercatori.
Quasi tutti gli atomi che compongono la Terra e ogni cosa su di essa, compresi gli umani, sono stati creati nelle stelle. I fan dello scrittore e scienziato Carl Sagan potrebbero ricordare la sua famosa citazione: "Siamo tutti fatti di stelle". Forse nessuna materia stellare è più importante per la vita sulla Terra del carbonio, formato nello spazio come risultato del processo triplo alfa.
Il processo inizia con le particelle alfa, che sono i nuclei degli atomi o dei nuclei dell'elio. Ogni particella alfa è composta da due protoni e due neutroni.
Nel processo triplo alfa, le stelle combinano tre particelle alfa per creare una nuova particella con sei protoni e sei neutroni. È la forma più abbondante di carbonio nell'universo. Ci sono altri isotopi prodotti da altri processi nucleari, ma rappresentano poco più dell'1% degli atomi di carbonio della Terra.
Tuttavia, gli scienziati affermano che la fusione di tre particelle alfa è solitamente un processo inefficiente a meno che qualcosa non lo aiuti. I ricercatori hanno scoperto che nelle regioni più interne delle supernove potrebbero esserci tali aiutanti: i protoni in eccesso. Pertanto, una supernova ricca di protoni potrebbe accelerare la reazione tripla alfa.
Ma accelerare la reazione della tripla alfa inibisce anche la capacità della supernova di creare elementi più pesanti sulla tavola periodica. Questo è importante perché gli scienziati credono da tempo che le supernove ricche di protoni abbiano creato un'incredibile abbondanza di alcuni isotopi di rutenio e molibdeno sulla Terra, che contengono circa 100 protoni e neutroni.
"Non produci questi isotopi altrove", ha detto Luke Roberts, autore dell'articolo. Ma a giudicare dal nuovo studio, probabilmente non li otterrai nemmeno nelle supernove ricche di protoni. "Quello che mi entusiasma è che ora abbiamo bisogno di trovare un altro modo per spiegare la loro esistenza".
I ricercatori hanno aggiunto che ci sono altre idee, ma nessuna di esse può soddisfare pienamente gli scienziati nucleari. Inoltre, nessuna delle teorie esistenti ha ancora incorporato questa nuova scoperta. “Qualunque cosa accada dopo, dobbiamo considerare gli effetti della reazione accelerata tripla alfa. È un mistero interessante. "
E mentre i ricercatori hanno espresso un leggero disappunto per il fatto che il risultato ottenuto contraddica idee di vecchia data sulla creazione di elementi, affermano anche che la scoperta contribuirà allo sviluppo di nuove scienze e ad una migliore comprensione dell'universo.