Per la prima volta, è stata rilevata in modo diretto la presenza di berillio-7 nei raggi gamma emessi durante l’esplosione di una nova. La scoperta, guidata da un team dell’Istituto Nazionale di Astrofisica (INAF), è stata ottenuta grazie ai dati raccolti dal telescopio spaziale Integral dell’Agenzia Spaziale Europea (ESA).
Il berillio-7 è un isotopo instabile che decade trasformandosi in litio nell’arco di circa 53 giorni. Durante l’analisi dei dati raccolti sul sistema stellare V1369 Centauri, esploso nel dicembre 2013, i ricercatori hanno individuato una debole ma significativa emissione gamma alla lunghezza d’onda di 478 keV, tipica del decadimento del berillio-7.
Questo segnale era stato previsto dai modelli teorici, ma mai osservato direttamente fino a oggi. Il rilevamento fornisce quindi un collegamento chiaro tra l’attività esplosiva delle novae e l’arricchimento chimico del mezzo interstellare, in particolare per quanto riguarda la produzione di litio.
La quantità di litio prodotta e rilevata in questa nova risulta compatibile con le abbondanze misurate tramite osservazioni ottiche precedenti, confermando le stime teoriche. Questa evidenza rafforza il ruolo delle novae come contributori fondamentali all’evoluzione chimica galattica, offrendo una spiegazione coerente al cosiddetto “problema del litio”, un enigma che da decenni affligge l’astrofisica osservativa e teorica.
Il ruolo delle novae nella produzione di litio
Le novae sono sistemi stellari binari composti da una nana bianca e una stella compagna. Quando la nana bianca accresce idrogeno dalla sua compagna, si innescano reazioni termonucleari sulla sua superficie che sfociano in un’esplosione visibile anche da Terra. Questi eventi, pur durando pochi giorni o settimane, espellono grandi quantità di materiale nello spazio, arricchendo il mezzo interstellare di elementi chimici, tra cui il litio.
Il litio è un elemento chiave nell’evoluzione chimica dell’Universo. Sebbene una piccola parte sia stata prodotta nei minuti successivi al Big Bang, le quantità osservate oggi nelle stelle giovani e nel mezzo interstellare superano quanto previsto dai modelli cosmologici. L’ipotesi che le novae potessero essere una fonte importante di litio è stata avanzata teoricamente già negli anni ’70, ma mancavano prove dirette. L’osservazione della riga gamma a 478 keV emessa dal berillio-7 rappresenta ora la conferma osservativa di tale ipotesi.
L’accuratezza della misura è stata resa possibile grazie alla combinazione dei dati raccolti da Integral e alle informazioni sulla distanza di V1369 Centauri ottenute dalla missione Gaia, sempre dell’ESA. Questa nova, infatti, è risultata essere molto più vicina (circa 3200 anni luce) di quanto stimato inizialmente, permettendo così al satellite europeo di rilevare il debole segnale del berillio prima del suo decadimento.
Un enigma cosmico risolto?
La difficoltà nell’identificare il contributo delle novae alla produzione di litio risiedeva nella debolezza del segnale gamma associato al berillio-7. La riga a 478 keV rilevata con lo spettrometro SPI a bordo di Integral è risultata appena al di sopra del livello di rumore, ma la sua coerenza temporale, energetica e di intensità con l’esplosione osservata rende altamente improbabile una coincidenza casuale. La significatività statistica dell’osservazione, superiore a 3 sigma, fornisce quindi un alto grado di affidabilità al risultato.
L’identificazione del berillio-7 attraverso i raggi gamma completa un quadro osservativo costruito anche grazie a osservazioni spettroscopiche in banda ottica e ultravioletta, che avevano già rilevato il litio in novae simili. La nuova rilevazione mostra che le quantità di berillio decaduto in litio sono compatibili con le stime precedenti, confermando che le esplosioni di nova non solo possono produrre litio, ma lo fanno in quantità rilevanti su scala galattica.
Questa scoperta chiude un ciclo iniziato decenni fa con le prime ipotesi teoriche sul ruolo delle novae, portando nuove basi osservative alla modellazione dell’evoluzione chimica della Via Lattea. In un Universo dove ogni elemento ha una storia, il litio sembra aver finalmente rivelato la sua…
Lo studio, pubblicato sulla rivista Astronomy & Astrophysics, è reperibile qui.
