NUOVI INDIZI SULLA FORMAZIONE DELLE PRIME STELLE

L’impronta chimica primordiale

La differenza di caratteristiche tra la popolazione interna ed esterna dell'alone che rivela molto circa la formazione delle galassie e delle prime stelle. Le prime stelle sono apparse circa 200-400 milioni di anni dopo il Big Bang. Questa primordiale popolazione non è mai stata osservata, ma ha lasciato la propria impronta chimica nelle generazioni successive di stelle

galaxy formation

Credit: Jason Tumlinson

Nuovi indizi sulla formazione delle prime stelle e galassie, sono quelli rilevati dal un gruppo di archeologi galattici. Gli indizi sono stati ottenuti osservando le caratteristiche chimiche di stelle “fossili” presenti nell’alone, interno ed esterno, che circonda la nostra galassia.

“Sappiamo – dice Daniela Carollo ricercatrice della Macquarie University (Australia) e dell’INAF – Osservatorio Astrofisico di Torino – che alcune di queste stelle fossili sono molto vicine a come doveva essere fatta una stella formata dal solo materiale prodotto dal Big Bang, e per questo pensiamo che in loro vi sia la testimonianza dei primi eventi di nucleosintesi dell’Universo”, avvenuti all’interno delle prime stelle .

L’alone interno ed esterno della Via Lattea sono due distinte popolazioni stellari che differiscono nelle loro proprietà cinematiche, orbitali e composizione chimica, scoperta questa effettuata nel 2007 dalla stessa Carollo e un team di americani e australiani.

Sia nell’alone interno che esterno della Via Lattea vi sono stelle ricche di carbonio e povere di metallo, le cosiddette stelle CEMP (carbon-enhanced metal-poor). Alcune di queste stelle sono nate prima che si formasse la nostra galassia e sono caratterizzate da una scarsa presenza di metalli rispetto al nostro Sole e un grande quantitativo di carbonio nella loro atmosfera. Presentano inoltre una caratteristica presenza di elementi chimici leggeri come il magnesio, il calcio e l’ossigeno.

Il team di astronomi, italiani, australiani e americani, ha inoltre evidenziato come le stelle CEMP dell’alone esterno
avessero una scarsa presenza di metalli più pesanti del ferro e fosse invece il contrario per l’alone interno. Le prime vengono chiamate le stelle CEMP-no e le seconde CEMP-s.

“E’ la differenza di caratteristiche tra la popolazione interna ed esterna dell’alone che rivela molto circa la formazione delle galassie e delle prime stelle” sottolinea la Carollo. “Le prime stelle sono apparse circa 200-400 milioni di anni dopo il Big Bang, composte dagli elementi che il Big Bang aveva prodotto, idrogeno ed elio. Questa primordiale
popolazione non è mai stata osservata, ma ha lasciato la propria impronta chimica nelle generazioni successive di stelle”.

“Crediamo – continua Daniela Carollo – che questa impronta appartenga in particolare alla classe di stelle CEMP-no.
Infatti quasi tutte le stelle più carenti di metallo nella Via Lattea appartengono a questa categoria, inclusa la stella più antica e piu’ povera di metalli della Via Lattea recentemente scoperta e vecchia 13.6 miliardi di anni. La maggior parte delle stelle povere di metallo CEMP-no sono nate prima che si formasse la Via Lattea, nella nube di gas primordiale inquinato dagli elementi chimici prodotti dall’esplosione delle prime stelle”.

Più pura è quindi l’impronta chimica, cioé più bassa è la presenza di metalli pesanti, più vecchia è la stella e più vicino
all’inizio dell’universo si è formata”. Insomma una parte significativa delle stelle che si trovano nella componente di alone esterno della nostra galassia hanno l’impronta chimica delle prime stelle.

Le CEMP-no e le CEMP-s hanno differenti progenitori. Nel caso delle CEMP-no l’esplosione come supernova delle prime stelle massicce (10-60 volte più massive del Sole). I progenitori delle CEMP-s sono state invece stelle di massa intermedia con una compagna di piccola massa con la quale ha avuto un trasferimento di massa.

“Capire la formazione delle stelle CEMP-no e CEMP-s e la loro struttura chimica ci dice quanto massicce fossero le nubi di gas primordiale e quante stelle fossero presenti”, aggiunge Daniela Carollo.

La scoperta suggerisce che le nubi di gas che hanno formato l’alone interno della Galassia erano molto grandi e affollati di stelle 2-3 volte la massa del Sole, mentre le nubi di gas che hanno formato l’alone esterno erano piccole e contenenti una o poche stelle massicce che hanno vissuto un breve periodo (qualche milione di anni), prima di esplodere come supernova di bassa energia e produrre la sequenza di elementi chimici osservati nelle stelle CEMP-no.

L’articolo su The Astrophysical Journal