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Un’officina del fluoro a 12 miliardi di anni da noi

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We are made of starstuff ovvero “siamo fatti della stessa materia di cui sono fatte le stelle” per citare l’astronomo Carl E. Sagan, ed effettivamente è così: come  la maggior parte degli elementi intorno a noi, anche il fluoro viene creato all’interno delle stelle, ma finora non sapevamo esattamente come fosse prodotto.
«Non sapevamo nemmeno quale tipo di stelle producesse la maggior parte del fluoro nell’Universo!» afferma Maximilien Franco dell’Università dell’Hertfordshire nel Regno Unito che ha guidato il nuovo studio, pubblicato su Nature Astronomy.

This artist’s impression shows NGP–190387, a star-forming, dusty galaxy that is so far away its light has taken over 12 billion years to reach us.  ALMA observations have revealed the presence of fluorine in the gas clouds of NGP–190387. To date, this is the most distant detection of the element in a star-forming galaxy, one that we see as it was only 1.4 billion years after the Big Bang — about 10% of the current age of the Universe. The discovery sheds a new light on how  stars forge fluorine, suggesting short-lived stars known as Wolf–Rayet are its most likely birthplace.

I ricercatori hanno individuato il fluoro (sotto forma di acido fluoridrico) nelle grandi nubi di gas della galassia NGP–190387. Una galassia così lontana che quanto possiamo osservare è lo stato in cui si trovava quando l’universo aveva solo 1,4 miliardi di anni, circa il 10% della sua età attuale. Questo fattore è importante perché implica che le stelle che hanno creato il fluoro devono essere vissute e morte rapidamente, poiché le stelle espellono gli elementi che si formano nel nucleo quando raggiungono la fine della loro vita.

La scoperta nella galassia NGP-190387 segna una delle prime rilevazioni di fluoro oltre la Via Lattea e le sue galassie vicine. In precedenza questo elemento era stato individuato in quasar lontani, oggetti luminosi alimentati da buchi neri supermassicci al centro di alcune galassie. Mai prima d’ora questo elemento era stato osservato in una galassia con formazione stellare così “giovane”.

Il team di ricerca ha indicato le stelle di tipo Wolf–Rayet come possibile officina di produzione del fluoro; queste stelle molto massicce vivono solo pochi milioni di anni: un battito di ciglia nella storia dell’Universo!
Le stelle di tipo Wolf-Rayet erano già state suggerite come possibili fonti di fluoro cosmico, ma gli astronomi finora non sapevano quanto fossero importanti nella produzione di questo elemento nell’Universo primordiale.

Oltre alle Wolf-Rayet, in passato sono stati proposti diversi scenari su come può essere prodotto ed espulso il fluoro. Per esempio si ipotizzava si generasse dalle pulsazioni di stelle giganti ed evolute, con masse fino a poche volte quella del nostro Sole (chiamate stelle del ramo asintotico delle giganti), ma l’equipe ritiene che questi scenari, alcuni dei quali richiedono miliardi di anni per realizzare il fluoro, non sarebbero in grado di spiegare appieno la quantità di fluoro in NGP–190387.

«Per questa galassia sono bastate alcune decine o centinaia di milioni di anni per avere livelli di fluoro paragonabili a quelli trovati nelle stelle della Via Lattea, che ha 13,5 miliardi di anni. Questo è stato un risultato completamente inaspettato», afferma Chiaki Kobayashi, professore all’Università dell’Hertfordshire «La nostra misurazione aggiunge un vincolo completamente nuovo all’origine del fluoro, che è stato studiato per due decenni».

Il rilevamento del fluoro da parte dell’equipe è stata una scoperta casuale resa possibile dall’uso di osservatori dallo spazio e da terra. NGP–190387,  straordinariamente luminosa per la sua distanza, originariamente scoperta dall’Herschel Space Observatory dell’Agenzia spaziale europea (ESA), è stata successivamente osservata con ALMA, il telescopio ubicato in Cile.

Fonti

https://www.eso.org

Questo risultato è stato presentato nell’articolo “The ramp-up of interstellar medium enrichment at z > 4” pubblicato dalla rivista Nature Astronomy

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