La vita sulla Terra arriva dalle stelle

Non importa se parliamo dei microorganismi più piccoli o di elefanti, di insetti esotici o di uccelli migratori, qualsiasi forma di vita sulla Terra, esseri umani inclusi, si basa sul carbonio. Se dovessimo suddividere gli atomi che compongono tutti gli esseri viventi scopriremmo che quasi la metà è fatta di atomi di carbonio. Nonostante la sua importanza per la vita, non sappiamo ancora tutto sulla storia di questo particolare elemento. Sappiamo che, come tutti gli elementi, si è formato all’interno delle stelle, ma non conosciamo con precisione questo processo. Un gruppo di ricercatori dell’Istituto Nazionale di Astrofisica potrebbe aver trovato una spiegazione: il carbonio arriverebbe dalle nane bianche.

Da dove arriva il carbonio? Circa il 90% di tutte le stelle terminano la loro vita come nane bianche, resti stellari molto densi e compatti destinati a raffreddarsi per sempre, divenendo via via meno luminosi. Prima che ciò accada, negli ultimi respiri di vita, queste stelle lasciano un’ultima importante eredità, spargendo delicatamente le loro ceneri nello spazio circostante nelle magnifiche sembianze di nebulose planetarie. Queste ceneri, diffuse nel cosmo attraverso i cosiddetti “venti stellari”, sono arricchite con molti elementi chimici, tra cui il carbonio, da poco creati negli strati più profondi della stella durante le ultime fasi prima della morte, attraverso la fusione di tre nuclei di elio.

Alcuni studi sono a favore di stelle di piccola massa che eiettarono nello spazio i loro mantelli esterni per mezzo di venti stellari e divennero nane bianche, altri collocano il sito principale della sintesi del carbonio nei venti di stelle massicce che alla fine esplosero come supernove.

Lo studio pubblicato su “Nature Astronomy” da un team internazionale di ricercatori guidato dalla Professoressa Paola Marigo del Dipartimento di Fisica e Astronomia “Galileo Galilei” dell’Università di Padova e associata all’Istituto Nazionale di Astrofisica indica che le nane bianche possono dare risposte sull’origine del carbonio nella Via Lattea.

Analizzando lo spettro luminoso di alcune nane bianche situate in ammassi stellari aperti della Via Lattea, ovvero quei gruppi di stelle – fino a qualche migliaio – tenute insieme dalla reciproca attrazione gravitazionale è stato possibile dedurre quanto fossero grandi quando erano stelle normali. Così facendo i ricercatori sono stati in grado di dedurre la “relazione massa iniziale-massa finale”, uno strumento fondamentale in astrofisica in quanto racchiude in un unico dato l’intero ciclo di vita delle stelle, collegando la nascita alla morte. Questo dato è da sempre descritto con un andamento crescente: più la stella è massiccia alla nascita, più grande sarà la massa della nana bianca che rimarrà alla sua morte.

“Una volta confrontati i nuovi dati delle nane bianche con la relazione massa iniziale-massa finale, ci siamo trovati di fronte ad un risultato inaspettato e, in un certo senso, bizzarro: le masse di quelle nane bianche erano significativamente più grandi di quanto credessero fino ad oggi gli astrofisici. Non solo, ci siamo resi conto – dice Léo Girardi dell’INAF di Padova – che la loro inclusione interrompeva la crescita lineare, introducendo una sorta di piccola increspatura nella relazione, in corrispondenza a stelle nate con una massa attorno a due volte la massa del Sole. Stelle nate all’incirca 1,5 miliardi di anni fa nella nostra Galassia non hanno prodotto nane bianche di circa 0,6-0,65 masse solari, come fino a oggi si poteva supporre, bensì, morendo, hanno lasciato dietro sé resti compatti più massicci, fino a circa 0,7-0,75 masse solari”.

I risultati. A cosa è dovuta questa differenza? Lo studio l’ha interpretata come la firma della sintesi del carbonio ad opera delle stelle di piccola massa nella Via Lattea. “Nelle ultime fasi della loro vita le stelle con una massa iniziale circa pari a due volte quella del Sole – spiega Paola Marigo – forgiarono nuovi atomi di carbonio nei loro caldi strati interni, per poi trasportarli fino in superficie e spargerli nel mezzo interstellare. I nostri modelli stellari dettagliati indicano che la rimozione del mantello esterno ricco di carbonio fu un evento che si verificò abbastanza lentamente da consentire ai nuclei centrali di queste stelle, le future nane bianche, di crescere sensibilmente in massa, più di quanto si riteneva”.

“Questo risultato – continua Paola Marigo – […] pone dei vincoli rigorosi su come e quando il carbonio, l’elemento essenziale per la vita sulla Terra, fu prodotto dalle stelle della nostra galassia, finendo poi con l’essere intrappolato nella materia da cui il Sole e il suo sistema planetario si formarono circa 4,6 miliardi di anni fa. Ora sappiamo che il carbonio, di cui siamo fatti, proviene da stelle con una massa alla nascita non inferiore a circa 1,5 masse solari.”